WO2021054475A1 - ポリイミド前駆体組成物およびフレキシブル電子デバイスの製造方法 - Google Patents

ポリイミド前駆体組成物およびフレキシブル電子デバイスの製造方法 Download PDF

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拓人 深田
卓也 岡
敏仁 酒井
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宇部興産株式会社
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    • H05K2201/0137Materials
    • H05K2201/0154Polyimide

Definitions

  • the present invention relates to a polyimide precursor composition preferably used for electronic device applications such as a substrate for a flexible device, and a method for manufacturing a flexible electronic device.
  • Polyimide film has been widely used in fields such as electrical / electronic device fields and semiconductor fields because it has excellent heat resistance, chemical resistance, mechanical strength, electrical characteristics, and dimensional stability.
  • optical materials such as optical fibers and optical waveguides in the field of optical communication, liquid crystal alignment films in the field of display devices, and protective films for color filters has been progressing.
  • a lightweight and highly flexible plastic substrate is being studied as an alternative to a glass substrate, and a display that can be bent or rolled is being actively developed.
  • polyimide Since polyimide is generally colored yellowish brown, its use in transmissive devices such as liquid crystal displays equipped with a backlight has been restricted, but in recent years, in addition to mechanical and thermal properties, it has been limited. A polyimide film having excellent transparency has been developed, and expectations are further increasing as a substrate for display applications (see Patent Documents 1 to 3).
  • Patent Document 4 states, "A step of applying a specific precursor resin composition on a carrier substrate to form a solid polyimide resin film, a step of forming a circuit on the resin film, and the circuit. Describes a method for manufacturing a flexible device, which is a display device or a light receiving device, including each step of peeling a solid resin film formed on the surface of the carrier substrate from the carrier substrate.
  • Patent Document 5 as a method for manufacturing a flexible device, elements and circuits necessary for the device are formed on a polyimide film / glass substrate laminate obtained by forming a polyimide film on a glass substrate. Later, a method including irradiating a laser from the glass substrate side to peel off the glass substrate is disclosed.
  • Patent Document 4 Mechanical peeling as described in Patent Document 4 has an advantage that it is simple and does not require additional equipment, but the peeling strength between the polyimide film and the glass substrate is too large, and the polyimide film is used as a glass substrate. It may damage the elements and circuits formed on the polyimide film when it is peeled off from the polyimide film.
  • laser peeling as described in Patent Document 5 can reduce the peeling strength at the time of peeling while ensuring high adhesion between the polyimide film and the glass substrate at the time of forming the element and the circuit. It has the advantage of less damage to the circuit.
  • equipment costs increase, such as the need for a laser irradiation device.
  • Patent Document 7 describes as a comparative example an example in which phosphoric acid (Comparative Example 2) and tributyl phosphate (Comparative Example 4) are added to a polyimide precursor solution having a specific component. It is not described at all that the addition of the phosphorus compound reduces the peel strength between the polyimide film formed on the base material and the base material.
  • the present invention has been made in view of conventional problems, and a main object thereof is a polyimide precursor composition capable of producing a flexible electronic device by an industrially simple device and process, and a flexible.
  • An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an electronic device.
  • the polyimide precursor is not a polyimide precursor obtained only from 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride and p-phenylenediamine. 2. Item 2.
  • composition according to Item 1 wherein the content of the phosphorus compound is 0.01 mol% or more based on the total monomer unit of the polyimide precursor. 3. 3. Item 2. The composition according to Item 1 or 2, wherein the phosphorus compound does not contain a compound having an aryl group directly bonded to P. 4. The composition according to any one of Items 1 to 3 above, wherein the phosphorus compound has a molecular weight of less than 400. 5. The above-mentioned item, wherein the polyimide precursor contains a repeating unit selected from a structure represented by the following general formula (I) and a structure in which at least one of the amide structures in the general formula (I) is imidized. The composition according to any one of 1 to 4.
  • X 1 is a tetravalent aliphatic or aromatic group
  • Y 1 is a divalent aliphatic or aromatic group
  • R 1 and R 2 are independent of each other and hydrogen.
  • the content of the repeating unit represented by the general formula (I), in which X 1 is a tetravalent group having an alicyclic structure and Y 1 is a divalent group having an alicyclic structure, is based on all the repeating units.
  • composition according to Item 5 wherein X 1 in the general formula (I) is a tetravalent group having an aromatic ring, and Y 1 is a divalent group having an aromatic ring.
  • Item 5 The composition according to Item 5, wherein X 1 in the general formula (I) is a tetravalent group having an alicyclic structure, and Y 1 is a divalent group having an aromatic ring.
  • X 1 in the general formula (I) is a tetravalent group having an aromatic ring
  • Y 1 is a divalent group having an alicyclic structure.
  • the X 1 of the general formula (I) contains 60 percent proportion of the total repeating units of repeating units is a tetravalent group having an alicyclic structure (however, tetravalent X 1 has an alicyclic structure).
  • the content of the repeating unit represented by the general formula (I), which is a group of the above and Y 1 is a divalent group having an alicyclic structure, is 50 mol% or less with respect to all the repeating units).
  • B A step of heat-treating the polyimide precursor on the base material to produce a laminate in which a polyimide film is laminated on the base material.
  • C A step of forming at least one layer selected from a conductor layer and a semiconductor layer on the polyimide film of the laminated body, and (d) a step of peeling the base material and the polyimide film by an external force.
  • the production method according to Item 11, wherein the polyimide precursor composition is the polyimide precursor composition according to any one of Items 1 to 10. 13.
  • Item 2. The production method according to Item 11 or 12, wherein the base material is a glass plate.
  • 14. The production method according to any one of Items 11 to 13, wherein laser irradiation is not performed in the step of peeling the base material and the polyimide film.
  • a method for reducing the peel strength of a laminate which comprises the above. 16.
  • Item 5. The method according to Item 15, wherein the polyimide precursor composition is the polyimide precursor composition according to any one of Items 1 to 10. 17.
  • the present invention it is possible to provide a polyimide precursor composition capable of producing a flexible electronic device by an industrially simple device and process. Further, according to the present invention, it is possible to provide a simple method for manufacturing a flexible electronic device using a polyimide film as a substrate.
  • the polyimide precursor composition of the present invention is used, the peel strength between the base material and the polyimide film can be appropriately reduced. Therefore, it is possible to manufacture a flexible electronic device by a simple device and process, and it is possible to manufacture a flexible electronic device with a low risk of damaging the element and a high yield.
  • “flexible (electronic) device” means that the device itself is flexible, and usually, a semiconductor layer (transistor, diode, etc. as an element) is formed on a substrate to complete the device.
  • a “flexible (electronic) device” is distinguished from a device such as a COF (Chip On Film) in which a "hard” semiconductor element such as an IC chip is mounted on a conventional FPC (flexible printed wiring board).
  • a “hard” semiconductor element such as an IC chip is mounted on a flexible substrate or electrically connected to be fused and used. There is nothing wrong with doing it.
  • Flexible (electronic) devices that are preferably used include liquid crystal displays, organic EL displays, display devices such as electronic paper, solar cells, and light receiving devices such as CMOS.
  • the polyimide precursor composition of the present invention will be described below, and then a method for manufacturing a flexible electronic device will be described.
  • the polyimide precursor composition for forming the polyimide film contains a polyimide precursor, a phosphorus compound and a solvent. Both the polyimide precursor and the phosphorus compound are dissolved in the solvent.
  • the term "polyimide precursor” is used to mean a precursor capable of forming a polyimide in a polyimide film. That is, the term “polyimide precursor” includes polyamic acids and derivatives (precisely defined by formula (I)), partially imidized polyamic acids and derivatives that have been partially imidized, and polyimides. Both are soluble in solvents.
  • the polyimide precursor has the following general formula (I):
  • X 1 is a tetravalent aliphatic or aromatic group
  • Y 1 is a divalent aliphatic or aromatic group
  • R 1 and R 2 are independent of each other and hydrogen.
  • R 1 and R 2 are hydrogen atoms.
  • the partially imidized polyimide precursor contains a repeating unit in which at least one of the two amide structures in the general formula (I) is imidized.
  • the polyimide formed from the polyimide precursor having the repeating unit represented by the general formula (I) is the following general formula (II):
  • X 1 is a tetravalent aliphatic group or aromatic group
  • Y 1 is a divalent aliphatic group or aromatic group.
  • It has a repeating unit represented by.
  • it is a soluble polyimide, it can be contained in the polyimide precursor composition as a "polyimide precursor".
  • the tetracarboxylic acid component is a tetracarboxylic acid, a tetracarboxylic dianhydride, other tetracarboxylic acid silyl ester, a tetracarboxylic acid ester, a tetracarboxylic acid chloride, etc., which are used as raw materials for producing a polyimide.
  • carboxylic acid derivatives Although not particularly limited, it is convenient to use tetracarboxylic dianhydride in production, and the following description describes an example in which tetracarboxylic dianhydride is used as the tetracarboxylic acid component.
  • the diamine component is a diamine compound having two amino groups (-NH 2), which is used as a raw material for producing polyimide.
  • the polyimide film means both a film formed on a (carrier) base material and existing in a laminate, and a film after the base material is peeled off.
  • the material constituting the polyimide film that is, the material obtained by heat-treating (imidizing) the polyimide precursor composition may be referred to as "polyimide material”.
  • the polyimide contained in the polyimide film is not particularly limited, and the tetracarboxylic acid component and the diamine component are appropriately composed of a polyimide selected from an aromatic compound and an aliphatic compound.
  • the aliphatic compound of the diamine component is preferably an alicyclic compound.
  • the polyimide include a total aromatic polyimide, a semi-alicyclic polyimide, and a total alicyclic polyimide.
  • X 1 in the general formula (I) is a tetravalent group having an aromatic ring, and Y 1 has an aromatic ring. It is preferably a divalent group.
  • X 1 is a tetravalent group having an alicyclic structure
  • Y 1 is a divalent group having an aromatic ring. preferable.
  • X 1 is a tetravalent group having an aromatic ring and Y 1 is a divalent group having an alicyclic structure. Is preferable.
  • X 1 is a tetravalent group having an alicyclic structure
  • Y 1 is a divalent group having an alicyclic structure.
  • the content of the repeating unit represented by the basic formula (I) is preferably 50 mol% or less, more preferably 30 mol% or less or less than 30 mol%, more preferably 10 mol, based on all the repeating units. % Or less is preferable.
  • X 1 is a tetravalent group having an aromatic ring
  • Y 1 is a divalent group having an aromatic ring.
  • the polyimide preferably contains a fluorine atom.
  • the polyimide is a repeating unit of the general formula (I) in which X 1 is a tetravalent group having an aromatic ring containing a fluorine atom and / or Y 1 has an aromatic ring containing a fluorine atom 2 It is preferable to include one or more of the repeating units of the general formula (I) which is the basis of the valence.
  • the polyimide is one of the repeating units of the general formula (I), wherein X 1 is a tetravalent group having an alicyclic structure and Y 1 is a divalent group having an aromatic ring.
  • the total content of the above is preferably 50 mol% or more, more preferably 70 mol% or more, more preferably 80 mol% or more, still more preferably 90 mol% or more, particularly preferably 90 mol% or more, based on all the repeating units. It is preferably 100 mol%.
  • the polyimide is one or more of the repeating units of formula (I), wherein X 1 is a tetravalent group having an aromatic ring and Y 1 is a divalent group having an alicyclic structure.
  • the total content of the above is preferably 50 mol% or more, more preferably 70 mol% or more, more preferably 80 mol% or more, still more preferably 90 mol% or more, and particularly preferably 100, based on all the repeating units. It is preferably mol%.
  • ⁇ X 1 and tetracarboxylic acid component As the tetravalent group having an aromatic ring of X 1 , a tetravalent group having an aromatic ring having 6 to 40 carbon atoms is preferable.
  • Examples of the tetravalent group having an aromatic ring include the following.
  • Z 1 is a direct bond, or the following divalent group:
  • Z 2 in the formula is a divalent organic group
  • Z 3 and Z 4 are independently amide bonds, ester bonds and carbonyl bonds, respectively
  • Z 5 is an organic group containing an aromatic ring.
  • Z 2 include an aliphatic hydrocarbon group having 2 to 24 carbon atoms and an aromatic hydrocarbon group having 6 to 24 carbon atoms.
  • Z 5 include aromatic hydrocarbon groups having 6 to 24 carbon atoms.
  • the tetravalent group having an aromatic ring is particularly preferable because it can achieve both high heat resistance and high transparency of the obtained polyimide film.
  • Z 1 is a direct bond or a hexafluoroisopropylidene bond.
  • Z 1 is a direct bond because the obtained polyimide film can have both high heat resistance, high transparency, and a low coefficient of linear thermal expansion.
  • Z 1 is the following formula (3A):
  • Z 11 and Z 12 are independent, preferably identical, single-bonded or divalent organic groups, respectively.
  • Z 11 and Z 12 organic groups containing an aromatic ring are preferable, and for example, the formula (3A1)::
  • Z 13 and Z 14 are single bonds independently of each other, -COO-, -OCO- or -O-, where if Z 14 is attached to a fluorenyl group, then Z 13 is -COO-, -OCO-.
  • a structure in which Z 14 is a single bond in —O— is preferable;
  • R 91 is an alkyl group or a phenyl group having 1 to 4 carbon atoms, preferably methyl, and n is an integer of 0 to 4, preferably an integer of 0 to 4. It is 1.
  • the structure represented by is preferable.
  • Examples of the tetracarboxylic acid component that gives the repeating unit of the general formula (I) in which X 1 is a tetravalent group having an aromatic ring include 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane.
  • Examples of the tetracarboxylic acid component that gives the repeating unit of the general formula (I) in which X 1 is a tetravalent group having an aromatic ring containing a fluorine atom include 2,2-bis (3,4-dicarboxy). Examples thereof include phenyl) hexafluoropropane and derivatives such as tetracarboxylic dianhydride, tetracarboxylic silyl ester, tetracarboxylic acid ester and tetracarboxylic acid chloride.
  • (9H-fluorene-9,9-diyl) bis (2-methyl-4,1-phenylene) bis (1,3-dioxo-1,3-dihydroisobenzofuran-5-carboxylate) can be mentioned.
  • the tetracarboxylic acid component may be used alone or in combination of two or more.
  • a tetravalent group having an alicyclic structure having 4 to 40 carbon atoms is preferable, and at least one aliphatic 4- to 12-membered ring, more preferably an aliphatic group. It is more preferable to have a 4-membered ring or an aliphatic 6-membered ring.
  • Tetravalent groups having a preferred aliphatic 4-membered ring or aliphatic 6-membered ring include:
  • R 31 to R 38 are independently directly bonded or divalent organic groups.
  • -CH 2 Indicates one selected from the group consisting of groups represented by CH 2- , -O-, and -S-.
  • R 48 is an organic group containing an aromatic ring or an alicyclic structure.
  • R 31 , R 32 , R 33 , R 34 , R 35 , R 36 , R 37 , and R 38 include a direct bond, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, or an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. Examples thereof include an oxygen atom (—O—), a sulfur atom (—S—), a carbonyl bond, an ester bond, and an amide bond.
  • Examples of the organic group containing an aromatic ring as R 48 include the following.
  • W 1 is a directly bonded or divalent organic group
  • n 11 to n 13 each independently represent an integer of 0 to 4
  • R 51 , R 52 , and R 53 are independent of each other. It is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a halogen group, a hydroxyl group, a carboxyl group, or a trifluoromethyl group.
  • W 1 examples include a direct bond, a divalent group represented by the following formula (5), and a divalent group represented by the following formula (6).
  • R 61 to R 68 in the formula (6) each independently represent either a direct bond or a divalent group represented by the formula (5)).
  • the tetravalent group having an alicyclic structure the following are particularly preferable because they can achieve both high heat resistance, high transparency, and low coefficient of linear thermal expansion of the obtained polyimide.
  • Examples of the tetracarboxylic acid component that gives the repeating unit of the formula (I) in which X 1 is a tetravalent group having an alicyclic structure include 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic acid and isopropyridenediphenoxybis.
  • Phthalic acid cyclohexane-1,2,4,5-tetracarboxylic acid, [1,1'-bi (cyclohexane)]-3,3', 4,4'-tetracarboxylic acid, [1,1'-bi (Cyclohexane)]-2,3,3', 4'-tetracarboxylic acid, [1,1'-bi (cyclohexane)]-2,2', 3,3'-tetracarboxylic acid, 4,4'- Methylenebis (cyclohexane-1,2-dicarboxylic acid), 4,4'-(propane-2,2-diyl) bis (cyclohexane-1,2-dicarboxylic acid), 4,4'-oxybis (cyclohexane-1,2-dicarboxylic acid) -Dicarboxylic acid), 4,4'-thiobis (cyclohexane-1,2-dicarboxylic acid), 4,4'-sulfonylbis
  • ⁇ Y 1 and a diamine component As the divalent group having an aromatic ring of Y 1 , a divalent group having an aromatic ring having 6 to 40 carbon atoms, more preferably 6 to 20 carbon atoms is preferable.
  • Examples of the divalent group having an aromatic ring include the following.
  • W 1 is a directly bonded or divalent organic group
  • n 11 to n 13 each independently represent an integer of 0 to 4
  • R 51 , R 52 , and R 53 are independent of each other. It is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a halogen group, a hydroxyl group, a carboxyl group, or a trifluoromethyl group.
  • W 1 examples include a direct bond, a divalent group represented by the following formula (5), and a divalent group represented by the following formula (6).
  • R 61 to R 68 in the formula (6) each independently represent either a direct bond or a divalent group represented by the formula (5)).
  • W 1 can be directly bonded, or the formulas: -NHCO-, -CONH-, -COO-, -OCO-. It is particularly preferable that it is one selected from the group consisting of the groups represented by. Further, W 1 is one selected from the group consisting of groups in which R 61 to R 68 are directly bonded or represented by the formulas: -NHCO-, -CONH-, -COO-, -OCO-. It is also particularly preferable that it is any of the divalent groups represented by the formula (6).
  • W 1 is the following formula (3B):
  • Z 11 and Z 12 are independent, preferably identical, single-bonded or divalent organic groups, respectively.
  • Z 11 and Z 12 organic groups containing an aromatic ring are preferable, and for example, the formula (3B1):
  • Z 13 and Z 14 are single bonds independently of each other, -COO-, -OCO- or -O-, where if Z 14 is attached to a fluorenyl group, then Z 13 is -COO-, -OCO-.
  • R 91 is an alkyl group or a phenyl group having 1 to 4 carbon atoms, preferably phenyl, and n is an integer of 0 to 4, preferably an integer of 0 to 4. It is 1.
  • the structure represented by is preferable.
  • W 1 is a phenylene group in the above formula (4), that is, a terphenyldiamine compound
  • a compound having all parabonds is particularly preferable.
  • Another preferred group is a compound in which W 1 is the first phenyl ring of the formula (6) and R 61 and R 62 are 2,2-propylidene groups in the above formula (4).
  • W 1 is the following formula (3B2):
  • Examples thereof include compounds represented by.
  • Examples of the diamine component that gives the repeating unit of the general formula (I) in which Y 1 is a divalent group having an aromatic ring include p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, benzidine, 3,3'-diamino-.
  • Examples of the diamine component that gives the repeating unit of the general formula (I) in which Y 1 is a divalent group having an aromatic ring containing a fluorine atom include 2,2'-bis (trifluoromethyl) benzidine, 3 , 3'-bis (trifluoromethyl) benzidine, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] hexafluoropropane, 2,2-bis (4-aminophenyl) hexafluoropropane, 2,2 '-Bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane can be mentioned.
  • preferred diamine compounds include 4,4'-(((9H-fluorene-9,9-diyl) bis ([1,1'-biphenyl] -5,2-diyl)) bis (oxy)) diamine, [1,1': 4', 1 "-terphenyl] -4,4" -diamine, 4,4'-([1,1'-binaphthalene] -2,2'-diylbis (oxy)) diamine Can be mentioned.
  • the diamine component may be used alone or in combination of two or more.
  • a divalent group having an alicyclic structure of Y 1 a divalent group having an alicyclic structure having 4 to 40 carbon atoms is preferable, and at least one aliphatic 4- to 12-membered ring, more preferably an aliphatic group. It is more preferable to have a 6-membered ring.
  • divalent group having an alicyclic structure examples include the following.
  • V 1 and V 2 are independently directly bonded or divalent organic groups, and n 21 to n 26 each independently represent an integer of 0 to 4, and R 81 to R 86.
  • R 91 , R 92 , and R 93 are independently represented by the formulas: -CH 2- , respectively.
  • -CH CH-, -CH 2 CH 2- , -O-, -S- is one selected from the group consisting of groups represented by.
  • V 1 and V 2 include a direct bond and a divalent group represented by the above formula (5).
  • the divalent group having an alicyclic structure the following are particularly preferable because both the high heat resistance of the obtained polyimide and the low coefficient of linear thermal expansion can be achieved.
  • the divalent group having an alicyclic structure the following are preferable.
  • Examples of the diamine component that gives the repeating unit of the general formula (I) in which Y 1 is a divalent group having an alicyclic structure include 1,4-diaminocyclohexane and 1,4-diamino-2-methylcyclohexane.
  • 1,4-diamino-2-ethylcyclohexane 1,4-diamino-2-n-propylcyclohexane, 1,4-diamino-2-isopropylcyclohexane, 1,4-diamino-2-n-butylcyclohexane, 1, , 4-Diamino-2-isobutylcyclohexane, 1,4-diamino-2-sec-butylcyclohexane, 1,4-diamino-2-tert-butylcyclohexane, 1,2-diaminocyclohexane, 1,3-diamino Cyclobutane, 1,4-bis (aminomethyl) cyclohexane, 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane, diaminobicycloheptane, diaminomethylbicycloheptan, diaminooxybicycloheptane,
  • the polyimide precursor is a polyimide precursor obtained only from a 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid derivative (dianhydride) and p-phenylenediamine. is not it.
  • X 1 of the general formula (I) is derived from a 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid derivative (s-BPDA, etc.) and Y 1 is derived from p-phenylenediamine (PPD).
  • the ratio of the repeating unit is 25 mol% or less, more preferably 10 mol% or less, and 0 mol% (not including at least one of s-BPDA and the like and PPD) in all the repeating units.
  • the polyimide precursor and the polyimide have a tetracarboxylic acid derivative (dianhydride) having an aromatic ring and no fluorine atom and a fluorine atom having an aromatic ring. It is not a polyimide precursor or polyimide obtained only from a diamine compound that does not contain it. That is, it is preferable that at least one of X 1 and Y 1 of the general formula (I) contains a repeating unit which is a group having an alicyclic structure or a group having an aromatic ring containing a fluorine atom.
  • X 1 of the general formula (I) is a group having an aromatic ring (excluding those containing fluorine) and Y 1 is a group having an aromatic ring (excluding those containing fluorine).
  • the proportion of the repeating units 25 mol% in all the repeating units or less, more preferably 10 mol% or less, 0 be the mole% (at least one of X 1 and Y 1 is fluorine has an aromatic ring It is not an atom-free group).
  • both aliphatic tetracarboxylic acids (particularly dianhydride) and / or aliphatic diamines other than the alicyclic type are used.
  • the content thereof is preferably 30 mol% or less or less than 30 mol%, more preferably 20 mol% or less, still more preferably 10 with respect to 100 mol% of the total of the tetracarboxylic acid component and the diamine component. It is preferably mol% or less (including 0%).
  • the repeating unit in which X 1 of the general formula (I) is a tetravalent group having an alicyclic structure is more than 60%, more preferably 70 mol, of all the repeating units. % Or more, more preferably 80 mol% or more, still more preferably 90 mol% or more, and particularly preferably 100 mol% or more.
  • the rest is preferably a tetravalent group in which X 1 has an aromatic ring.
  • the tetravalent groups having a preferred alicyclic structure and the tetravalent groups having an aromatic ring are as described above.
  • Y 1 may be either a divalent group having an aromatic ring or a divalent group having an alicyclic structure, but as described above, X 1 is a tetravalent group having an alicyclic structure, and Y 1
  • the content of the repeating unit represented by the formula (I), which is a divalent group having an alicyclic structure, is preferably 50 mol% or less, more preferably 30 mol% or less or 30 with respect to all the repeating units. It is preferably less than mol%, more preferably 10 mol% or less.
  • the polyimide (and the polyimide material) has a breaking strength of 80 MPa or more when made into a film.
  • the breaking strength a value obtained from a film having a film thickness of, for example, about 5 to 100 ⁇ m can be used. Further, this breaking strength is a value obtained for a film obtained by heating a polyimide precursor solution composition or a coating film of the polyimide solution composition at a maximum temperature of 310 ° C.
  • the polyimide precursor can be produced from the above-mentioned tetracarboxylic acid component and diamine component.
  • the polyimide precursor used in the present invention (a polyimide precursor containing at least one of the repeating units represented by the above formula (I)) depends on the chemical structure taken by R 1 and R 2. 1) Polyamic acid (R 1 and R 2 are hydrogen), 2) Polyamic acid ester ( at least a part of R 1 and R 2 is an alkyl group), 3) 4) Polyamic acid silyl ester ( at least a part of R 1 and R 2 is an alkylsilyl group), Can be classified into. Then, the polyimide precursor can be easily produced by the following production methods for each of these categories. However, the method for producing the polyimide precursor used in the present invention is not limited to the following production method.
  • the tetracarboxylic dianhydride as the tetracarboxylic dian component and the diamine component are substantially equimolar, preferably the molar ratio of the diamine component to the tetracarboxylic acid component [molar of the diamine component].
  • Number / number of moles of tetracarboxylic acid component] is preferably 0.90 to 1.10, more preferably 0.95 to 1.05, and suppresses imidization at a relatively low temperature of, for example, 120 ° C. or lower.
  • the diamine is dissolved in an organic solvent or water, and the tetracarboxylic dianhydride is gradually added to the solution with stirring, and the temperature is 0 to 120 ° C., preferably 5.
  • a polyimide precursor can be obtained by stirring in the range of about 80 ° C. for 1 to 72 hours.
  • the reaction is carried out at 80 ° C. or higher, the molecular weight fluctuates depending on the temperature history at the time of polymerization, and imidization proceeds due to heat, so that the polyimide precursor may not be stably produced.
  • the order of adding diamine and tetracarboxylic dianhydride in the above production method is preferable because the molecular weight of the polyimide precursor tends to increase.
  • imidazoles such as 1,2-dimethylimidazole or bases such as triethylamine are preferably 0.8 times equivalent to the carboxyl group of the polyamic acid (polyimide precursor) to be produced. It is preferable to add in the above amount.
  • a polyimide precursor can be obtained by stirring the diester dicarboxylic acid chloride and diamine at ⁇ 20 to 120 ° C., preferably ⁇ 5 to 80 ° C. for 1 to 72 hours. When the reaction is carried out at 80 ° C.
  • a polyimide precursor can also be easily obtained by dehydrating and condensing a diesterdicarboxylic acid and a diamine using a phosphorus-based condensing agent, a carbodiimide condensing agent, or the like.
  • the polyimide precursor obtained by this method is stable, it can be purified by adding a solvent such as water or alcohol to reprecipitate.
  • a diamine is reacted with a silylating agent in advance to obtain a silylated diamine. If necessary, the silylated diamine is purified by distillation or the like. Then, the silylated diamine is dissolved in the dehydrated solvent, and the tetracarboxylic dianhydride is gradually added while stirring, and the temperature is in the range of 0 to 120 ° C, preferably 5 to 80 ° C.
  • a polyimide precursor can be obtained by stirring for about 72 hours. When the reaction is carried out at 80 ° C. or higher, the molecular weight fluctuates depending on the temperature history at the time of polymerization, and imidization proceeds due to heat, so that the polyimide precursor may not be stably produced.
  • a polyimide precursor is obtained by mixing the polyamic acid solution obtained by the method 1) with a silylating agent and stirring at 0 to 120 ° C., preferably 5 to 80 ° C. for 1 to 72 hours.
  • the reaction is carried out at 80 ° C. or higher, the molecular weight fluctuates depending on the temperature history at the time of polymerization, and imidization proceeds due to heat, so that the polyimide precursor may not be stably produced.
  • a chlorine-free silylating agent as the silylating agent used in the methods 3) and 4) does not require purification of the silylated polyamic acid or the obtained polyimide. Suitable.
  • the chlorine atom-free silylating agent include N, O-bis (trimethylsilyl) trifluoroacetamide, N, O-bis (trimethylsilyl) acetamide, and hexamethyldisilazane.
  • N, O-bis (trimethylsilyl) acetamide and hexamethyldisilazane are particularly preferable because they do not contain fluorine atoms and are low in cost.
  • an amine-based catalyst such as pyridine, piperidine, or triethylamine can be used to promote the reaction.
  • This catalyst can be used as it is as a polymerization catalyst for the polyimide precursor.
  • the solvent used in preparing the polyimide precursor is water or, for example, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, 1,3.
  • An aprotic solvent such as -dimethyl-2-imidazolidinone or dimethyl sulfoxide is preferable, and any kind of solvent can be used without any problem as long as the raw material monomer component and the generated polyimide precursor are dissolved.
  • the structure is not limited.
  • amide solvents such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, ⁇ -butyrolactone, ⁇ -valerolactone, ⁇ -valerolactone , ⁇ -Caprolactone, ⁇ -caprolactone, cyclic ester solvent such as ⁇ -methyl- ⁇ -butyrolactone, carbonate solvent such as ethylene carbonate and propylene carbonate, glycol solvent such as triethylene glycol, m-cresol, p-cresol, 3 -Pharmonic solvents such as chlorophenol and 4-chlorophenol, acetophenone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, sulfolane, dimethyl sulfoxide and the like are preferably adopted.
  • a naphtha-based solvent or the like can also be used.
  • a plurality of types of solvents can be used in combination.
  • the logarithmic viscosity of the polyimide precursor is not particularly limited, but the logarithmic viscosity in the N, N-dimethylacetamide solution at a concentration of 0.5 g / dL at 30 ° C. is 0.2 dL / g or more, more preferably 0.3 dL / g. Above, it is particularly preferable that it is 0.4 dL / g or more.
  • the logarithmic viscosity is 0.2 dL / g or more, the molecular weight of the polyimide precursor is high, and the mechanical strength and heat resistance of the obtained polyimide are excellent.
  • the imidization rate of the polyimide precursor a wide range from about 0% (5% or less) to about 100% (95% or more) can be used.
  • the polyimide precursors (polyamic acid, polyamic acid ester, polyamic acid silyl ester) obtained by the above method have a low imidization rate. These can be imidized in a solution (thermal imidization, chemical imidization), and imidization can proceed to adjust to a desired imidization rate.
  • a polyimide precursor with advanced imidization can be obtained by stirring the polyamic acid solution in the range of, for example, 80 to 230 ° C., preferably 120 to 200 ° C. for, for example, 1 to 24 hours.
  • the reaction mixture after the imidization reaction is put into a poor solvent to precipitate the polyimide, or a solution of a polyimide precursor (low imidization rate) (imidization if necessary).
  • a polyimide precursor low imidization rate
  • imidization if necessary a polyimide precursor (low imidization rate)
  • a catalyst and a dehydrating agent for example, is cast on a carrier substrate, heat-treated, dried, and imidized (thermal imidized, chemically imidized), and the obtained polyimide is dissolved in a solvent. It may be used as a polyimide precursor for film production.
  • the phosphorus compound preferably does not have an aryl group directly bonded to the phosphorus atom P, and more preferably does not contain an aryl group in the molecule.
  • Phosphorus compounds can have one or more phosphorus atoms in the molecule.
  • the phosphorus compound contains only one phosphorus atom.
  • the compound containing one phosphorus atom include a compound represented by the formula (P).
  • At least one group of R 1 to R 3 represents an OH or an alkoxy group having 4 or more carbon atoms, and the remaining groups independently represent a group selected from OH, an alkoxy group, H and an alkyl group.
  • alkoxy group having 4 or more carbon atoms examples include an alkoxy group having 4 to 18 carbon atoms, and more preferably an alkoxy group having 4 to 12 carbon atoms. These may be linear, branched, or alicyclic, but are preferably linear alkoxy groups.
  • the alkoxy group having "not limited to 4 or more carbon atoms" is preferably an alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms, and in addition to the above-mentioned alkoxy group having 4 or more carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms is preferable. Can be mentioned.
  • alkyl group examples include an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, preferably 1 to 12 carbon atoms, and more preferably 1 to 6 carbon atoms. These may be linear, branched or alicyclic, but are preferably linear alkyl groups.
  • R 1 to R 3 When at least one group of R 1 to R 3 is OH, the remaining groups are not particularly limited, but a group selected from OH, an alkoxy group and an alkyl group is preferable.
  • the combinations of R 1 to R 3 are all OH (phosphoric acid), two OH and one alkoxy group (phosphoric acid monoalkyl ester), one OH and two alkoxy groups (phosphoric acid dialkyl ester). ), 2 OH and 1 alkyl group (monoalkyl phosphonic acid), 1 OH and 2 alkyl groups (dialkyl phosphinic acid), 1 OH and 1 alkoxy group and 1 alkyl group (alkyl phosphinate) Esther).
  • R 1 to R 3 When at least one group of R 1 to R 3 is an alkoxy group having 4 or more carbon atoms, the remaining groups are not particularly limited, but a group selected from OH, an alkoxy group and an alkyl group is preferable.
  • OH is contained as R 1 to R 3 , the above-mentioned combination corresponds to the case where the alkoxy group has 4 or more carbon atoms.
  • R 1 to R 3 selected from an alkoxy group and an alkyl group all of them are an alkoxy group having 4 or more carbon atoms (phosphoric acid trialkyl ester), two alkoxy groups having 4 or more carbon atoms and one alkyl group ( Monoalkylphosphonic acid dialkyl ester), one alkoxy group having 4 or more carbon atoms and two alkyl groups (dialkylphosphinic acid monoalkyl ester) can be mentioned.
  • the phosphorus compound contains a plurality of alkoxy groups, it is preferable that they are the same because of their availability. Therefore, when it is necessary to include an "alkoxy group having 4 or more carbon atoms" in the compound, the plurality of alkoxy groups are preferably the same "alkoxy group having 4 or more carbon atoms".
  • Phosphorus compounds having a plurality of phosphorus atoms include polyphosphoric acids such as diphosphoric acid, triphosphoric acid, cyclotriphosphoric acid, and tetraphosphoric acid, and ester compounds thereof (compounds in which some or all of them are esterified). Can be mentioned.
  • ester compounds thereof compounds in which some or all of them are esterified.
  • at least a portion, preferably all of the alkoxy moieties of the ester are alkoxy groups having 4 or more carbon atoms.
  • the number of carbon atoms in the alkoxy moiety is not limited, but an alkoxy group having 4 or more carbon atoms is also preferable.
  • Examples of the phosphorus compound containing a plurality of phosphorus atoms include compounds having a poly- or oligo-phosphate structure. Specifically, a compound represented by the general formula (PPE) can be mentioned.
  • each of R 1 ⁇ R 3 independently independently plurality of R 2 may together represent a group selected OH, alkoxy groups, from H and alkyl groups, at least one of R 1 ⁇ R 3 One group represents an OH or an alkoxy group having 4 or more carbon atoms.
  • R 4 represents a divalent hydrocarbon group.
  • n is an integer greater than or equal to 0.
  • R 1 ⁇ R 3 are the same as R 1 ⁇ R 3 given for formula (P). Most preferably , all of R 1 to R 3 represent an alkoxy group having 4 or more carbon atoms.
  • R 4 is preferably having 1 to 16 carbon atoms, more preferably a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, preferably a straight-chain or branched alkylene group.
  • n is preferably 0 to 4, more preferably 0 to 2, and even more preferably 0.
  • the molecular weight of the phosphorus compound is less than 400, and in particular, the phosphorus compound represented by the formula (P) and the phosphorus compound represented by the formula (PPE) have a molecular weight of less than 400. Is preferable.
  • phosphorus compounds include, for example, phosphoric acid, methylphosphonic acid, ethylphosphonic acid, n-propylphosphonic acid, isopropylphosphonic acid, n-butylphosphonic acid, sec-butylphosphonic acid, isobutylphosphonic acid, and tert-butylphosphonic acid.
  • Acids n-pentylphosphonic acid, isopentylphosphonic acid, neopentylphosphonic acid, n-hexylphosphonic acid, cyclohexylphosphonic acid, heptylphosphonic acid, n-octylphosphonic acid, nonylphosphonic acid, decylphosphonic acid, dodecylphosphonic acid, Dodecylphosphonic acid, benzenephosphonic acid, (4-hydroxyphenyl) phosphonic acid, methylenediphosphonic acid, 1,2-ethylenediphosphonic acid, o-xylylene diphosphonic acid, m-xylylene diphosphonic acid, p-xylylene diphosphonic acid Acid, dimethylphosphonate, ethylmethylphosphonate, diethylphosphonate, ethylbutylphosphonate, dipropylphosphonate, phenylphosphonate, diphenylphosphonate, methylphenylphosphonate, (2-
  • the alkyl group may be replaced with a structural isomer having the same number of carbon atoms, at least one H in the alkyl group or the aryl group may be replaced with fluorine, and the substitution in the aryl group may be substituted.
  • the position is arbitrary.
  • the phosphorus compound can be used alone or in combination of two or more.
  • the polyimide precursor composition is such that when the phosphorus compound is phosphoric acid or tributyl phosphate, the polyimide precursor is norbornan-2-spiro- ⁇ -cyclopentanone- ⁇ '-spiro-2.
  • a polyimide precursor obtained solely from "-norbornan-5,5", 6,6 "-tetracarboxylic acid dianhydride (CpODA), 4,4'-diaminobenzanilide (DABAN) and para-phenylenediamine (PPD). It may be preferable that the composition is different from a certain composition. In one embodiment of the present invention, it may be preferable that the polyimide precursor is selected from a combination of CpODA, DABAN and PPD and a combination of different monomers.
  • the polyimide precursor composition used in the present invention contains at least one polyimide precursor, at least one of the above phosphorus compounds, and a solvent.
  • the content of the phosphorus compound can be adjusted in consideration of the peel strength between the polyimide film and the substrate. In general, if it is too small, the peel strength is too high and peeling becomes difficult, while if it is too large, not only is it wasteful, but also the peel strength becomes extremely low, and especially for colorless and transparent polyimide films, coloring is performed. It may become large (yellowness b * becomes large), making it unsuitable for transparent applications.
  • the content of the phosphorus compound is preferably more than 0.001 mol%, more preferably more than 0.001 mol%, based on the total monomer unit of the polyimide precursor (that is, the repeating unit of the formula (I) and the formula (I) is counted as 2 mol).
  • the solvent the above-mentioned solvent described as the solvent used when preparing the polyimide precursor can be used.
  • the solvent used in preparing the polyimide precursor can be used as it is, that is, as the polyimide precursor solution, but it may be diluted or concentrated if necessary.
  • the phosphorus compound is dissolved and present in the polyimide precursor composition.
  • the viscosity (rotational viscosity) of the polyimide precursor of the present invention is not particularly limited, but the rotational viscosity measured using an E-type rotational viscometer at a temperature of 25 ° C. and a shear rate of 20 sec -1 is 0.01 to 1000 Pa ⁇ sec. Is preferable, and 0.1 to 100 Pa ⁇ sec is more preferable. Moreover, thixotropic property can be imparted as needed. When the viscosity is in the above range, it is easy to handle when coating or forming a film, repelling is suppressed, and the leveling property is excellent, so that a good film can be obtained.
  • the polyimide precursor composition of the present invention can be used as a chemical imidizing agent (acid anhydride such as acetic anhydride or an amine compound such as pyridine or isoquinolin), an antioxidant, an ultraviolet absorber, a filler (silica, etc.), if necessary. Inorganic particles, etc.), dyes, pigments, coupling agents such as silane coupling agents, primers, flame retardant materials, defoaming agents, leveling agents, polyimide control agents (fluid aids), and the like.
  • the polyimide precursor composition can be prepared by adding a phosphorus compound or a solution of a phosphorus compound to the polyimide precursor solution obtained by the method as described above and mixing them. If the reaction is not affected, the tetracarboxylic acid component and the diamine component may be reacted in the presence of the phosphorus compound.
  • the method for producing a flexible electronic device of the present invention comprises (a) a step of applying a polyimide precursor composition onto a base material, and (b) heat-treating the polyimide precursor on the base material and then applying the polyimide precursor to the base material. Step of manufacturing a laminate (polyimide / base material laminate) in which a polyimide film is laminated on the surface, (c) At least one layer selected from a conductor layer and a semiconductor layer is formed on the polyimide film of the laminate. It has a step and (d) a step of peeling the base material and the polyimide film by an external force.
  • the polyimide precursor composition that can be used in the method of the present invention contains a polyimide precursor, a phosphorus compound and a solvent.
  • a polyimide precursor those described in the above-mentioned phosphorus compound section can be used.
  • the polyimide precursor those described in the section of the polyimide precursor composition can be used.
  • the polyimide precursor described as preferable in the section of the polyimide precursor composition is also preferable in the method of the present invention, but is not particularly limited.
  • the polyimide precursor composition contains phosphoric acid or tributyl phosphate as a phosphorus compound, the tetracarboxylic acid component is CpODA, the diamine component is DABAN and Including a method of using a precursor composition consisting of a mixture of PPD and carrying out the production of the polyimide / base material laminate of step (b) under heating conditions at a maximum temperature of 410 ° C., preferably 410 ° C. or higher. do not do.
  • the polyimide precursor composition is "a precursor containing phosphoric acid or tributyl phosphate as a phosphorus compound, the tetracarboxylic acid component being CpODA, and the diamine component being a mixture of DABAN and PPD. Does not include methods of using "compositions”.
  • step (a) a polyimide precursor solution (including a composition solution containing an imide solution having a high imidization rate and, if necessary, an additive) is cast on a substrate and imide is heat-treated.
  • a polyimide film is formed by conversion and desolvation (mainly desolvent in the case of a polyimide solution) to obtain a laminate (polyimide / substrate laminate) of a base material and the polyimide film.
  • a heat-resistant material is used as the base material, for example, a plate-like material such as a ceramic material (glass, alumina, etc.), a metal material (iron, stainless steel, copper, aluminum, etc.), a semiconductor material (silicon, compound semiconductor, etc.) or the like.
  • a sheet-like base material or a film such as a heat-resistant plastic material (polyimide or the like) or a sheet-like base material is used.
  • a flat and smooth plate shape is preferable, and generally, a glass substrate such as soda lime glass, borosilicate glass, non-alkali glass, or sapphire glass; a semiconductor (including compound semiconductor) substrate such as silicon, GaAs, InP, or GaN; Metal substrates such as iron, stainless steel, copper and aluminum are used.
  • a glass substrate that is flat, smooth, and has a large area has been developed and is easily available, which is preferable.
  • These base materials may have an inorganic thin film (for example, a silicon oxide film) or a resin thin film formed on the surface thereof.
  • the thickness of the plate-shaped base material is not limited, but is, for example, 20 ⁇ m to 4 mm, preferably 100 ⁇ m to 2 mm from the viewpoint of ease of handling.
  • the method of casting the polyimide precursor solution onto the substrate is not particularly limited, and examples thereof include conventionally known methods such as a spin coating method, a screen printing method, a bar coater method, and an electrodeposition method.
  • the polyimide precursor composition is heat-treated on the base material and converted into a polyimide film to obtain a polyimide / base material laminate.
  • the heat treatment conditions are not particularly limited, but are, for example, after drying in a temperature range of 50 ° C. to 150 ° C., the maximum heating temperature is, for example, 150 ° C. to 600 ° C., preferably 200 ° C. to 550 ° C., more preferably 250 ° C. Treatment at ⁇ 500 ° C. is preferable.
  • the heat treatment conditions when the polyimide solution is used are not particularly limited, but the maximum heating temperature is, for example, 100 ° C. to 600 ° C., preferably 150 ° C. or higher, more preferably 200 ° C. or higher, and preferably 500 ° C. Hereinafter, it is more preferably 450 ° C. or lower.
  • the thickness of the polyimide film is preferably 1 ⁇ m or more, more preferably 2 ⁇ m or more, and further preferably 5 ⁇ m or more. If the thickness is less than 1 ⁇ m, the polyimide film cannot maintain sufficient mechanical strength, and when used as a flexible electronic device substrate, for example, it cannot withstand stress and may be broken.
  • the thickness of the polyimide film is preferably 100 ⁇ m or less, more preferably 50 ⁇ m or less, and further preferably 20 ⁇ m or less. If the thickness of the polyimide film is increased, it may be difficult to reduce the thickness of the flexible device.
  • the thickness of the polyimide film is preferably 2 to 50 ⁇ m in order to make the film thinner while maintaining sufficient resistance as a flexible device.
  • the polyimide film preferably has excellent optical properties such as 400 nm transmittance, total light transmittance (average transmittance at 380 nm to 780 nm), and yellowness b * (YI).
  • the 400 nm light transmittance is preferably 50% or more, more preferably 70% or more, further preferably 75% or more, most preferably 80% or more, and the total light transmittance is. It is preferably 84% or more, more preferably 85% or more, and the yellowness b * (YI) is preferably 0 or more and 5 or less, more preferably 3 or less.
  • total light transmittance and yellowness b * (YI) preferably at least one, more preferably at least two, and most preferably three simultaneously satisfy the preferable ranges.
  • the polyimide film it is preferable that the thickness direction retardation (retardation) R th is small. Further, in the polyimide precursor composition of the present invention, the addition of the phosphorus compound specified in the present invention hardly changes the Rth of the obtained polyimide film. Therefore, in the present invention, the peel strength between the polyimide film and the substrate can be adjusted without affecting Rth.
  • the obtained polyimide film is laminated in close contact with a base material such as a glass substrate.
  • the peel strength between the base material and the polyimide film is preferably 0 when measured in accordance with JIS K6854-1, for example, in a tensile speed of 2 mm / min and a 90 ° peel test. It is .8 N / in (N / 25.4 mm) or less, more preferably 0.6 N / in or less, still more preferably 0.4 N / in or less. On the other hand, the lower limit is preferably 0.01 N / in or more. Detachment strength is usually measured in air or air.
  • the polyimide film in the polyimide / base material laminate may have a second layer such as a resin film or an inorganic film on the surface. That is, after forming the polyimide film on the base material, the second layer may be laminated to form the flexible electronic device substrate. It preferably has at least an inorganic film, and particularly preferably one that functions as a barrier layer for water vapor, oxygen (air), or the like.
  • the water vapor barrier layer include silicon nitride (SiN x ), silicon oxide (SiO x ), silicon oxynitride (SiO x N y ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), and zirconium oxide.
  • Examples thereof include an inorganic film containing an inorganic substance selected from the group consisting of metal oxides such as (ZrO 2), metal nitrides and metal oxynitrides.
  • a physical vapor deposition method such as a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, or an ion plating method
  • a chemical vapor deposition method such as a plasma CVD method or a catalytic chemical vapor deposition method (Cat-CVD method) are used.
  • the method (chemical vapor deposition method) is known.
  • the second layer may be a plurality of layers.
  • the peel strength can be lowered by containing the phosphorus compound in the polyimide precursor composition. Therefore, the present application is a method for reducing the peel strength between the base material and the polyimide film of the laminate having the base material and the polyimide film formed on the base material, for the purpose of forming the polyimide film. Also disclosed is an invention relating to a method for reducing the peel strength of a laminate, which comprises the above-mentioned phosphorus compound in the polyimide precursor composition of the above.
  • the polyimide / base material laminate obtained in the step (c) is used on a polyimide film (including a polyimide film in which a second layer such as an inorganic film is laminated on the surface). It forms at least one layer selected from the conductor layer and the semiconductor layer. These layers may be formed directly on a polyimide film (including a laminate of a second layer) or on a laminate of other layers required for the device, i.e. indirectly. Good.
  • an appropriate conductor layer and (inorganic, organic) semiconductor layer are selected according to the elements and circuits required by the target electronic device.
  • the conductor layer and the semiconductor layer include both those formed on the entire surface of the polyimide film and those formed on a part of the polyimide film.
  • the present invention may immediately shift to the step (d) after the step (c), or after forming at least one layer selected from the conductor layer and the semiconductor layer in the step (c), further device structure is provided. After forming, the process may proceed to step (d).
  • a TFT liquid crystal display device When a TFT liquid crystal display device is manufactured as a flexible device, for example, a metal wiring, a TFT made of amorphous silicon or polysilicon, and a transparent pixel electrode are formed on a polyimide film having an inorganic film formed on the entire surface, if necessary.
  • the TFT includes, for example, a gate metal layer, a semiconductor layer such as an amorphous silicon film, a gate insulating layer, wiring connected to a pixel electrode, and the like.
  • a structure required for a liquid crystal display can also be formed by a known method.
  • a transparent electrode and a color filter may be formed on the polyimide film.
  • a TFT is formed on a polyimide film having an inorganic film formed on the entire surface, for example, in addition to a transparent electrode, a light emitting layer, a hole transport layer, an electron transport layer, and the like. can do.
  • the method for forming the circuit, element, and other structures required for the device is not particularly limited.
  • step (d) the base material and the polyimide film are physically peeled off by an external force.
  • "By external force” means applying a force to separate the substrate and the polyimide film. For example, it is peeled off by human hands or by using an appropriate tool, jig, device, or the like. During peeling, one or both of the base material and the polyimide film are curved, but the area where the polyimide film is curved is damaged in the conductor layer, the semiconductor layer, and other structures formed on the polyimide film. There is no range.
  • peeling can be performed by using a tool, a jig, an apparatus, or the like as appropriate so that the radius of curvature in the curvature of the polyimide film does not become small.
  • a tool such as a blade between the base material and the polyimide film and moving the film
  • a method of pulling up the film from the base material and peeling it off at this time.
  • a tool such as a blade may be used
  • a method of bending and peeling the base material while maintaining the flatness of the film as much as possible can be mentioned.
  • the peeling is preferably carried out in gas or vacuum and is usually carried out in air or air.
  • the device is completed by forming or incorporating the structure or parts required for the device into the (semi) product using the polyimide film after peeling off the base material as the substrate.
  • the base material and the polyimide film are peeled off only by a peeling method using an external force without irradiating a laser.
  • the method of the present invention that is, the method of using a polyimide precursor containing a phosphorus compound, can be applied as an auxiliary means when peeling is not achieved only by laser irradiation.
  • the present invention relates to a method for manufacturing a flexible electronic device, which comprises (e) a step of irradiating the laminate with laser light, and (d) a step of peeling the base material and the polyimide film by an external force.
  • a different further aspect of the present invention relates to a method that enables laser exfoliation when laser irradiation exfoliation is not possible.
  • Laser peeling is possible by using a polyimide precursor composition containing a phosphorus compound when laser irradiation does not peel off due to composition dependence and / or insufficient laser output, etc.
  • this aspect is (A2) A step of applying a polyimide precursor composition containing a polyimide precursor and a solvent onto a substrate, (B2) A step of heat-treating the polyimide precursor on the base material to produce a laminate in which a polyimide film is laminated on the base material.
  • (C2) A method comprising a step of forming at least one layer selected from a conductor layer and a semiconductor layer on the polyimide film of the laminate, and (e2) a step of irradiating the laminate with laser light.
  • the present invention relates to a method for manufacturing a flexible electronic device.
  • Glass transition temperature (Tg) A polyimide film with a thickness of about 10 ⁇ m is cut into strips with a width of 4 mm to make test pieces, and using TMA / SS6100 (manufactured by SII Nanotechnology Co., Ltd.), the chuck length is 15 mm, the load is 2 g, and the heating rate is 20 ° C. The temperature was raised to 500 ° C. in minutes. The glass transition temperature (Tg) was calculated from the inflection point of the obtained TMA curve.
  • Td1% weight loss temperature (Td1%) Using a polyimide film having a film thickness of about 10 ⁇ m as a test piece, the temperature was raised from 25 ° C. to 600 ° C. in a nitrogen stream at a heating rate of 10 ° C./min using a calorimeter measuring device (Q5000IR) manufactured by TA Instruments. From the obtained weight curve, the 1% weight loss temperature was determined.
  • TFMB 4,4'-bis (trifluoromethyl) benzidine
  • ODA 4,4'-diaminodiphenyl ether
  • 4,4'-DDS 4,4'-diaminodiphenyl sulfone
  • m-TD 2,2'-dimethyl-4
  • BAFL 9,9-bis (4-aminophenyl) fluorene
  • BABP 4,4'-bis (4-aminophenoxy) biphenyl
  • 6FDA 4,4'-(2,2-hexafluoroiso) Propropylene) diphthalic acid dianhydride
  • PMDA-HS 1R, 2S, 4S, 5R-cyclohexanetetracarboxylic dianhydride s-BPDA: 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride
  • BPADA 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride
  • Example 1 1.6 mg (0.017 mmol) of methylphosphonic acid and 0.56 g of N-methyl-2-pyrrolidone were added to the reaction vessel to obtain a uniform solution. To that solution, 30.17 g of the polyamic acid solution obtained in Synthesis Example 1 (total amount of monomers in the polyamic acid solution is 15.8 mmol) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 12 hours to prepare a uniform and viscous polyimide precursor solution. Obtained. Calculated from the amount charged, the ratio of methylphosphonic acid to the total amount of polyimide monomers is 0.11 mol%.
  • This polyamic acid solution is applied onto a glass plate of a base material with a spin coater, and the coating film is heated from 30 ° C. to 350 ° C. at a heating rate of 3 ° C./min by nitrogen atmosphere to 350 ° C.
  • the mixture was heat-treated for 10 minutes to form a polyimide film having a thickness of 10 ⁇ m on a glass plate.
  • the peel strength was measured by preparing a test sample having a width of 1 inch (25.4 mm) from the obtained polyimide film / glass laminate.
  • the polyimide film is peeled off from the glass plate, dried, and then cut to a predetermined size to prepare a test sample and measure the characteristics.
  • a tensile test sample was prepared and measured in the same manner.
  • the polyimide film was mechanically peeled off from the polyimide film / glass laminate, cut to a predetermined size to prepare a test sample, and measured.
  • a measurement sample was prepared in the same manner as the preparation of the tensile test sample. The results are shown in the table.
  • Example 2 2.2 mg (0.023 mmol) of methylphosphonic acid and 0.53 g of N-methyl-2-pyrrolidone were added to the reaction vessel to obtain a uniform solution. To that solution, 30.00 g of the polyamic acid solution obtained in Synthesis Example 2 (total amount of monomers in the polyamic acid solution is 24.0 mmol) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 12 hours to obtain a uniform and viscous polyimide precursor solution. Obtained. Calculated from the amount charged, the ratio of methylphosphonic acid to the total amount of polyimide monomers is 0.10 mol%.
  • This polyamic acid solution is applied onto a glass plate of a base material with a spin coater, and the coating film is heated from 30 ° C. to 350 ° C. at a heating rate of 3 ° C./min by nitrogen atmosphere to 350 ° C.
  • the mixture was heat-treated for 10 minutes to form a polyimide film having a thickness of 10 ⁇ m on a glass plate.
  • the obtained film was peeled off from the glass plate, and various characteristics were measured.
  • Example 3 1.6 mg (0.017 mmol) of methylphosphonic acid and 0.53 g of N-methyl-2-pyrrolidone were added to the reaction vessel to obtain a uniform solution. To that solution, 30.02 g of the polyamic acid solution obtained in Synthesis Example 3 (total amount of monomers in the polyamic acid solution is 16.7 mmol) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 12 hours to prepare a uniform and viscous polyimide precursor solution. Obtained. Calculated from the amount charged, the ratio of methylphosphonic acid to the total amount of polyimide monomers is 0.10 mol%.
  • This polyamic acid solution is applied onto a glass plate of a base material with a spin coater, and the coating film is heated from 30 ° C. to 350 ° C. at a heating rate of 3 ° C./min by nitrogen atmosphere to 350 ° C.
  • the mixture was heat-treated for 10 minutes to form a polyimide film having a thickness of 10 ⁇ m on a glass plate.
  • the obtained film was peeled off from the glass plate, and various characteristics were measured.
  • Example 4 To 1.9 mg (0.020 mmol) of methylphosphonic acid, 29.99 g of the polyamic acid solution obtained in Synthesis Example 4 (total amount of monomers in the polyamic acid solution is 20.8 mmol) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 12 hours to make it uniform. To obtain a viscous polyimide precursor solution. Calculated from the amount charged, the ratio of methylphosphonic acid to the total amount of polyimide monomers is 0.10 mol%.
  • This polyamic acid solution is applied onto a glass plate of a base material with a spin coater, and the coating film is heated from 30 ° C. to 70 ° C. at a heating rate of 2.5 ° C./min in a nitrogen atmosphere to 70 ° C. Hold at ° C for 20 minutes, then raise the temperature from 70 ° C to 120 ° C at a temperature rise rate of 2.5 ° C / min, hold at 120 ° C for 20 minutes, and then raise the temperature to 4.6 ° C / min. The temperature was raised from 120 ° C. to 300 ° C. and heat-treated at 300 ° C. for 5 minutes to form a polyimide film having a thickness of 10 ⁇ m on a glass plate. The obtained film was peeled off from the glass plate, and various characteristics were measured.
  • Example 5 To 3.1 mg (0.032 mmol) of methylphosphonic acid, 30.03 g of the polyamic acid solution obtained in Synthesis Example 5 (total amount of monomers in the polyamic acid solution is 30.9 mmol) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 12 hours to make it uniform. To obtain a viscous polyimide precursor solution. Calculated from the amount charged, the ratio of methylphosphonic acid to the total amount of polyimide monomers is 0.10 mol%.
  • This polyamic acid solution is applied onto a glass plate of a base material with a spin coater, and the coating film is heated from 30 ° C. to 80 ° C. at a heating rate of 3 ° C./min by nitrogen atmosphere to 80 ° C. Then, the temperature was raised from 80 ° C. to 260 ° C. at a heating rate of 3 ° C./min and heat-treated at 260 ° C. for 10 minutes to form a polyimide film having a thickness of 10 ⁇ m on a glass plate. The obtained film was peeled off from the glass plate, and various characteristics were measured.
  • Example 6 1.9 mg (0.020 mmol) of methylphosphonic acid and 0.60 g of N-methyl-2-pyrrolidone were added to the reaction vessel to obtain a uniform solution. To that solution, 40.02 g of the polyamic acid solution obtained in Synthesis Example 6 (total amount of monomers in the polyamic acid solution is 20.8 mmol) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 12 hours to obtain a uniform and viscous polyimide precursor solution. Obtained. Calculated from the amount charged, the ratio of methylphosphonic acid to the total amount of polyimide monomers is 0.10 mol%.
  • This polyamic acid solution is applied onto a glass plate of a base material with a spin coater, and the coating film is heated from 30 ° C. to 310 ° C. at a heating rate of 5 ° C./min by nitrogen atmosphere to 310 ° C.
  • the mixture was heat-treated for 20 minutes to form a polyimide film having a thickness of 10 ⁇ m on a glass plate.
  • the obtained film was peeled off from the glass plate, and various characteristics were measured.
  • Example 1 A polyimide film was formed in the same manner as in Example 6 except that the polyamic acid solution obtained in Synthesis Example 6 was used as it was, and various characteristics were measured. However, in the peeling test, although a test sample was tried to be prepared, the adhesion between the glass plate and the polyimide film was so strong that the grip portion of the film could not be formed and the measurement could not be performed.
  • Example 7 10 mg (0.10 mmol) of methylphosphonic acid and 10.01 g of N-methyl-2-pyrrolidone were added to the reaction vessel to obtain a uniform solution. To 149.9 mg of the solution, 29.98 g of the polyamic acid solution obtained in Synthesis Example 6 (total amount of monomers in the polyamic acid solution is 15.5 mmol) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 12 hours to obtain a uniform and viscous polyimide precursor. A body solution was obtained. Calculated from the amount charged, the ratio of methylphosphonic acid to the total amount of polyimide monomers is 0.01 mol%. A polyimide film was formed in the same manner as in Example 6 except that this polyamic acid solution was used, and various characteristics were measured.
  • Example 8 49.9 mg (0.52 mmol) of methylphosphonic acid and 5.07 g of N-methyl-2-pyrrolidone were added to the reaction vessel to obtain a uniform solution. To 50.2 mg of the solution, 20.01 g of the polyamic acid solution obtained in Synthesis Example 6 (total amount of monomers in the polyamic acid solution is 10.4 mmol) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 12 hours to obtain a uniform and viscous polyimide precursor. A body solution was obtained. Calculated from the amount charged, the ratio of methylphosphonic acid to the total amount of polyimide monomers is 0.05 mol%. A polyimide film was formed in the same manner as in Example 6 except that this polyamic acid solution was used, and various characteristics were measured.
  • Example 9 7.7 mg (0.080 mmol) of methylphosphonic acid and 0.52 g of N-methyl-2-pyrrolidone were added to the reaction vessel to obtain a uniform solution. To that solution, 30.14 g of the polyamic acid solution obtained in Synthesis Example 6 (total amount of monomers in the polyamic acid solution is 15.6 mmol) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 12 hours to prepare a uniform and viscous polyimide precursor solution. Obtained. Calculated from the amount charged, the ratio of methylphosphonic acid to the total amount of polyimide monomers is 0.5 mol%. A polyimide film was formed in the same manner as in Example 6 except that this polyamic acid solution was used, and various characteristics were measured.
  • Example 10 12.0 mg (0.13 mmol) of methylphosphonic acid and 0.50 g of N-methyl-2-pyrrolidone were added to the reaction vessel to obtain a uniform solution. To that solution, 20.16 g of the polyamic acid solution obtained in Synthesis Example 6 (total amount of monomers in the polyamic acid solution is 10.5 mmol) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 12 hours to obtain a uniform and viscous polyimide precursor solution. Obtained. Calculated from the amount charged, the ratio of methylphosphonic acid to the total amount of polyimide monomers is 1.2 mol%. A polyimide film was formed in the same manner as in Example 6 except that this polyamic acid solution was used, and various characteristics were measured.
  • a polyimide film was formed in the same manner as in Example 6 except that this polyamic acid solution was used, and various characteristics were measured. However, the peel strength between the glass plate and the polyimide film was too small, and the glass plate and the polyimide film spontaneously peeled during the preparation of the peel test sample.
  • Example 11 2.4 mg (0.021 mmol) of phosphoric acid and 0.60 g of N-methyl-2-pyrrolidone were added to the reaction vessel to obtain a uniform solution. To that solution, 43.29 g of the polyamic acid solution obtained in Synthesis Example 6 (total amount of monomers in the polyamic acid solution is 22.4 mmol) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 12 hours to prepare a uniform and viscous polyimide precursor solution. Obtained. Calculated from the amount charged, the ratio of phosphoric acid to the total amount of polyimide monomers is 0.09 mol%. A polyimide film was formed in the same manner as in Example 6 except that this polyamic acid solution was used, and various characteristics were measured.
  • Example 12 9.2 mg (0.080 mmol) of phosphoric acid and 0.51 g of N-methyl-2-pyrrolidone were added to the reaction vessel to obtain a uniform solution. To that solution, 30.00 g of the polyamic acid solution obtained in Synthesis Example 6 (total amount of monomers in the polyamic acid solution is 15.6 mmol) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 12 hours to prepare a uniform and viscous polyimide precursor solution. Obtained. Calculated from the amount charged, the ratio of phosphoric acid to the total amount of polyimide monomers is 0.51 mol%. A polyimide film was formed in the same manner as in Example 6 except that this polyamic acid solution was used, and various characteristics were measured.
  • Example 13 12.2 mg (0.106 mmol) of phosphoric acid and 0.53 g of N-methyl-2-pyrrolidone were added to the reaction vessel to obtain a uniform solution. To that solution, 19.99 g of the polyamic acid solution obtained in Synthesis Example 6 (total amount of monomers in the polyamic acid solution is 10.4 mmol) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 12 hours to prepare a uniform and viscous polyimide precursor solution. Obtained. When calculated from the charged amount, the ratio of phosphoric acid to the total amount of polyimide monomers is 1.0 mol%. A polyimide film was formed in the same manner as in Example 6 except that this polyamic acid solution was used, and various characteristics were measured.
  • Example 14 4.5 mg (0.017 mmol) of tributyl phosphate and 0.60 g of N-methyl-2-pyrrolidone were added to the reaction vessel to obtain a uniform solution. To that solution, 35.96 g of the polyamic acid solution obtained in Synthesis Example 6 (total amount of monomers in the polyamic acid solution is 18.6 mmol) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 12 hours to prepare a uniform and viscous polyimide precursor solution. Obtained. Calculated from the amount charged, the ratio of tributyl phosphate to the total amount of polyimide monomers is 0.09 mol%. A polyimide film was formed in the same manner as in Example 6 except that this polyamic acid solution was used, and various characteristics were measured.
  • Example 15 32.7 mg (0.123 mmol) of tributyl phosphate and 0.50 g of N-methyl-2-pyrrolidone were added to the reaction vessel to obtain a uniform solution. To that solution, 20.06 g of the polyamic acid solution obtained in Synthesis Example 6 (total amount of monomers in the polyamic acid solution is 10.4 mmol) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 12 hours to obtain a uniform and viscous polyimide precursor solution. Obtained. Calculated from the amount charged, the ratio of tributyl phosphate to the total amount of polyimide monomers is 1.2 mol%. A polyimide film was formed in the same manner as in Example 6 except that this polyamic acid solution was used, and various characteristics were measured.
  • Example 16 4.4 mg (0.0201 mmol) of diphenylphosphinic acid and 0.61 g of N-methyl-2-pyrrolidone were added to the reaction vessel to obtain a uniform solution. To that solution, 40.11 g of the polyamic acid solution obtained in Synthesis Example 6 (total amount of monomers in the polyamic acid solution is 20.8 mmol) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 12 hours to obtain a uniform and viscous polyimide precursor solution. Obtained. When calculated from the charged amount, the ratio of diphenylphosphinic acid to the total amount of polyimide monomers is 0.10 mol%. A polyimide film was formed in the same manner as in Example 6 except that this polyamic acid solution was used, and various characteristics were measured.
  • Tables 3 to 7 show the composition of Examples and Comparative Examples, and the measurement results of b * , peeling characteristics, and 400 nm transmittance of the obtained film.
  • Tables 3 to 7 show the composition of Examples and Comparative Examples, and the measurement results of b * , peeling characteristics, and 400 nm transmittance of the obtained film.
  • the physical properties of the film were further measured, and the results are shown in Table 8. It is shown in ⁇ 10.
  • the present invention can be suitably applied to the manufacture of flexible electronic devices such as liquid crystal displays, organic EL displays, display devices such as electronic paper, solar cells and light receiving devices such as CMOS.
  • flexible electronic devices such as liquid crystal displays, organic EL displays, display devices such as electronic paper, solar cells and light receiving devices such as CMOS.

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Abstract

ポリイミド前駆体、P(=O)OH構造またはP(=O)OR(式中、Rは炭素数4以上のアルキル基)構造を有するリン化合物、および溶媒を含有するポリイミド前駆体組成物が開示される。この組成物を使用して、工業的に簡便な装置により、フレキシブル電子デバイスを製造することができる。

Description

ポリイミド前駆体組成物およびフレキシブル電子デバイスの製造方法
 本発明は、例えばフレキシブルデバイスの基板等の電子デバイス用途に好適に使用されるポリイミド前駆体組成物、およびフレキシブル電子デバイスの製造方法に関する。
 ポリイミドフィルムは、耐熱性、耐薬品性、機械的強度、電気特性、寸法安定性などに優れていることから、電気・電子デバイス分野、半導体分野などの分野で広く使用されてきた。一方、近年、高度情報化社会の到来に伴い、光通信分野の光ファイバーや光導波路等、表示装置分野の液晶配向膜やカラーフィルター用保護膜等の光学材料の開発が進んでいる。特に表示装置分野で、ガラス基板の代替として軽量でフレキシブル性に優れたプラスチック基板の検討や、曲げたり丸めたりすることが可能なディスプレイの開発が盛んに行われている。
 液晶ディスプレイや有機ELディスプレイなどのディスプレイでは、各ピクセルを駆動するためのTFT等の半導体素子が形成される。このため、基板には耐熱性や寸法安定性が要求される。ポリイミドフィルムは、耐熱性、耐薬品性、機械的強度、電気特性、寸法安定性などに優れていることから、ディスプレイ用途の基板として有望である。
 ポリイミドは、一般に黄褐色に着色しているため、バックライトを備えた液晶ディスプレイなどの透過型デバイスでの使用には制限があったが、近年になって、機械的特性、熱的特性に加えて透明性に優れたポリイミドフィルムが開発されており、ディスプレイ用途の基板としてさらに期待が高まっている(特許文献1~3参照)。
 一般に、フレキシブルなフィルムは平面性を維持するのが難しいため、フレキシブルなフィルム上にTFT等の半導体素子、微細配線等を均一に精度良く形成することは困難である。例えば、特許文献4には、「特定の前駆体樹脂組成物をキャリア基板上に塗布成膜して固体状のポリイミド樹脂膜を形成する工程、前記樹脂膜上に回路を形成する工程、前記回路が表面に形成された固体状の樹脂膜を前記キャリア基板から剥離する工程の各工程を含む、表示デバイス又は受光デバイスであるフレキシブルデバイスの製造方法」が記載されている。
 また、特許文献5には、フレキシブルデバイスを製造する方法として、ガラス基板上にポリイミドフィルムを形成して得られたポリイミドフィルム/ガラス基材積層体上に、デバイスに必要な素子および回路を形成した後、ガラス基板側からレーザを照射して、ガラス基板を剥離することを含む方法が開示されている。
国際公開第2012/011590号公報 国際公開第2013/179727号公報 国際公開第2014/038715号公報 特開2010-202729号公報 国際公開第2018/221607号公報 国際公開第2012/173204号公報 国際公開第2015/080139号公報
 特許文献4に記載されているようなメカニカル剥離は、追加の設備が不要で簡便であるという利点があるが、ポリイミドフィルムとガラス基板との間の剥離強度が大きすぎて、ポリイミドフィルムをガラス基板から剥離する際にポリイミドフィルム上に形成した素子や回路に対してダメージを与える場合がある。一方、特許文献5に記載されているようなレーザ剥離は、素子および回路形成時にはポリイミドフィルムとガラス基板との高い密着性を確保しながら、剥離時には剥離強度を低下させることができるため、素子や回路へのダメージが小さいという利点がある。しかし、レーザ照射装置が必要になるなど、設備コストが増大する。
 ところで、特許文献6には、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とp-フェニレンジアミンから得られたポリイミド前駆体溶液にモノエチルリン酸エステル(実施例4)、モノラウリルリン酸エステル(実施例5)、ポリリン酸(実施例6)をそれぞれ添加した組成物が記載されているが、これらリン化合物の添加によって、基材上で形成されたポリイミドフィルムとその基材との剥離強度が低下すること、およびフレキシブル電子デバイスの製造は記載されていない。
 さらに特許文献7には、特定の成分を有するポリイミド前駆体溶液に、リン酸(比較例2)およびリン酸トリブチル(比較例4)を添加した例が比較例として記載されているが、これらのリン化合物の添加によって、基材上で形成されたポリイミドフィルムとその基材との剥離強度が低下することは全く記載されていない。
 本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたものであり、主要な目的は、工業的に簡便な装置および工程により、フレキシブル電子デバイスを製造することが可能なポリイミド前駆体組成物、およびフレキシブル電子デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
 本出願の主要な開示事項をまとめると、以下のとおりである。
 1. ポリイミド前駆体、
 前記ポリイミド前駆体の総モノマー単位に対して0.001モル%超且つ5モル%未満の量の、P(=O)OH構造またはP(=O)OR(式中、Rは炭素数4以上のアルキル基)構造を有するリン化合物、および
 溶媒
を含有することを特徴とするポリイミド前駆体組成物(但し、次の条件(A)を満足する。)。
(A)前記ポリイミド前駆体は、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とp-フェニレンジアミンのみから得られるポリイミド前駆体ではない。
 2. 前記リン化合物の含有量が、前記ポリイミド前駆体の総モノマー単位に対して0.01モル%以上の量である、上記項1に記載の組成物。
 3. 前記リン化合物が、Pに直接結合したアリール基を有する化合物を含まない、上記項1または2に記載の組成物。
 4. 前記リン化合物の分子量が400未満である、上記項1~3のいずれか1項に記載の組成物。
 5. 前記ポリイミド前駆体が、下記一般式(I)で表される構造および一般式(I)中のアミド構造の少なくとも1つがイミド化された構造から選ばれる繰り返し単位を含むことを特徴とする上記項1~4のいずれか1項に記載の組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
(一般式I中、Xは4価の脂肪族基または芳香族基であり、Yは2価の脂肪族基または芳香族基であり、RおよびRは互いに独立して、水素原子、炭素数1~6のアルキル基または炭素数3~9のアルキルシリル基である。)
 6. Xが脂環構造を有する4価の基であり、Yが脂環構造を有する2価の基である一般式(I)で表される繰り返し単位の含有量が、全繰り返し単位に対して、50モル%以下であることを特徴とする上記項5に記載の組成物。
 7. 一般式(I)中のXが芳香族環を有する4価の基であり、Yが芳香族環を有する2価の基であることを特徴とする上記項5に記載の組成物。
 8. 一般式(I)中のXが脂環構造を有する4価の基であり、Yが芳香族環を有する2価の基であることを特徴とする上記項5に記載の組成物。
 9. 一般式(I)中のXが芳香族環を有する4価の基であり、Yが脂環構造を有する2価の基であることを特徴とする上記項5に記載の組成物。
 10. 一般式(I)のXが脂環構造を有する4価の基である繰り返し単位を全繰り返し単位中の60%超の割合で含有すること(但し、Xが脂環構造を有する4価の基であり且つYが脂環構造を有する2価の基である一般式(I)で表される繰り返し単位の含有量は、全繰り返し単位に対して、50モル%以下である)を特徴とする上記項5に記載の組成物。
 11. (a)ポリイミド前駆体、P(=O)OH構造またはP(=O)OR(式中、Rは炭素数4以上のアルキル基)構造を有するリン化合物および溶媒を含有するポリイミド前駆体組成物を、基材上に塗布する工程、
 (b)前記基材上で前記ポリイミド前駆体を加熱処理し、前記基材上にポリイミドフィルムが積層された積層体を製造する工程、
 (c)前記積層体のポリイミドフィルム上に、導電体層および半導体層から選ばれる少なくとも1つの層を形成する工程、および
 (d)前記基材と前記ポリイミドフィルムとを、外力によって剥離する工程
を有するフレキシブル電子デバイスの製造方法。
 12. 前記ポリイミド前駆体組成物が、上記項1~10のいずれか1項に記載ポリイミド前駆体組成物であることを特徴とする上記項11に記載の製造方法。
 13. 前記基材が、ガラス板である上記項11または12に記載の製造方法。
 14. 前記基材と前記ポリイミドフィルムを剥離する工程において、レーザ照射を行わないことを特徴とする上記項11~13のいずれか1項に記載の製造方法。
 15. 基材とこの基材に形成されたポリイミドフィルムとを有する積層体の、前記基材とポリイミドフィルムの間の剥離強度を低下させる方法であって、
 前記ポリイミドフィルム形成のためのポリイミド前駆体組成物が、P(=O)OH構造またはP(=O)OR(式中、Rは炭素数4以上のアルキル基)構造を有するリン化合物を含有することを特徴とする、積層体の剥離強度低下方法。
 16. 前記ポリイミド前駆体組成物が、上記項1~10のいずれか1項に記載ポリイミド前駆体組成物であることを特徴とする上記項15に記載の方法。
 17. 前記基材が、ガラス板である上記項15または16に記載の方法。
 本発明によれば、工業的に簡便な装置および工程により、フレキシブル電子デバイスを製造することが可能なポリイミド前駆体組成物を提供することができる。また、本発明によれば、ポリイミドフィルムを基板とするフレキシブル電子デバイスの簡便な製造方法を提供することができる。本発明のポリイミド前駆体組成物を使用すると、基材とポリイミドフィルム間の剥離強度を適切に低下させることができる。そのため簡便な装置および工程によりフレキシブル電子デバイスを製造することが可能であり、また素子に対してダメージを与えるおそれが小さく、歩留まりの良い製造が可能となる。
 本出願において、「フレキシブル(電子)デバイス」とは、デバイス自身がフレキシブルであることを意味し、通常、基板上で半導体層(素子としてトランジスタ、ダイオード等)が形成されてデバイスが完成する。「フレキシブル(電子)デバイス」は、従来のFPC(フレキシブルプリント配線板)上にICチップ等の「硬い」半導体素子が搭載された例えばCOF(Chip On Film)等のデバイスと区別される。但し、本願の「フレキシブル(電子)デバイス」を動作または制御するために、ICチップ等の「硬い」半導体素子をフレキシブル基板上に搭載したり、電気的に接続したりして、融合して使用することは何ら問題がない。好適に使用されるフレキシブル(電子)デバイスとしては、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、および電子ペーパー等の表示デバイス、太陽電池、およびCMOS等の受光デバイスを挙げることができる。
 以下に、本発明のポリイミド前駆体組成物について説明し、その後、フレキシブル電子デバイスの製造方法について説明する。
 <<ポリイミド前駆体組成物>>
 ポリイミドフィルムを形成するためのポリイミド前駆体組成物は、ポリイミド前駆体、リン化合物および溶媒を含有する。ポリイミド前駆体およびリン化合物はどちらも溶媒に溶解している。
 本出願において、用語「ポリイミド前駆体」は、ポリイミドフィルム中のポリイミドを形成することができる前駆体の意味で使用する。即ち、用語「ポリイミド前駆体」は、ポリアミック酸および誘導体(正確には式(I)で定義される)、部分的にイミド化が進行した部分イミド化ポリアミック酸および誘導体、およびポリイミドを含むが、いずれも溶媒に溶解するものである。
 ポリイミド前駆体は、下記一般式(I):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
(一般式I中、Xは4価の脂肪族基または芳香族基であり、Yは2価の脂肪族基または芳香族基であり、RおよびRは互いに独立して、水素原子、炭素数1~6のアルキル基または炭素数3~9のアルキルシリル基である。)
で表される繰り返し単位を有する。特に好ましくは、RおよびRが水素原子であるポリアミック酸である。
 また、部分的にイミド化が進行したポリイミド前駆体は、一般式(I)中の2つのアミド構造の少なくとも1つがイミド化した繰り返し単位を含む。
 一般式(I)で表される繰り返し単位を有するポリイミド前駆体から形成されるポリイミドは下記一般式(II):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
(式中、Xは4価の脂肪族基または芳香族基であり、Yは2価の脂肪族基または芳香族基である。)
で表される繰り返し単位を有する。溶解可能なポリイミドである場合には、「ポリイミド前駆体」として、ポリイミド前駆体組成物中に含有させることができる。
 以下に、このようなポリイミドの化学構造を、上記繰り返し単位(一般式(I)および(II))中のXおよびYの構造および製造に使用されるモノマー(テトラカルボン酸成分、ジアミン成分、その他成分)により説明し、続いて製造方法を説明する。
 本明細書において、テトラカルボン酸成分は、ポリイミドを製造する原料として使用されるテトラカルボン酸、テトラカルボン酸二無水物、その他テトラカルボン酸シリルエステル、テトラカルボン酸エステル、テトラカルボン酸クロライド等のテトラカルボン酸誘導体を含む。特に限定されるわけではないが、製造上、テトラカルボン酸二無水物を使用することが簡便であり、以下の説明ではテトラカルボン酸成分としてテトラカルボン酸二無水物を用いた例を説明する。また、ジアミン成分は、ポリイミドを製造する原料として使用される、アミノ基(-NH)を2個有するジアミン化合物である。
 また、本明細書において、ポリイミドフィルムは、(キャリア)基材上に形成されて積層体の中に存在するもの、および基材を剥離した後のフィルムの両方を意味する。また、ポリイミドフィルムを構成している材料、即ちポリイミド前駆体組成物を加熱処理して(イミド化して)得られた材料を、「ポリイミド材料」という場合がある。
 ポリイミドフィルムに含有されるポリイミドは、特に限定されず、テトラカルボン酸成分およびジアミン成分が、適宜、芳香族化合物および脂肪族化合物から選ばれるポリイミドで構成される。ジアミン成分の脂肪族化合物は、好ましくは脂環式化合物である。ポリイミドとしては、例えば、全芳香族ポリイミド、半脂環式ポリイミド、全脂環式ポリイミドが挙げられる。
 特に限定されるわけではないが、得られるポリイミド材料が耐熱性に優れるため、一般式(I)中のXが芳香族環を有する4価の基であり、Yが芳香族環を有する2価の基であることが好ましい。また、得られるポリイミド材料が耐熱性に優れると同時に透明性に優れるため、Xが脂環構造を有する4価の基であり、Yが芳香族環を有する2価の基であることが好ましい。また、得られるポリイミド材料が耐熱性に優れると同時に寸法安定性に優れるため、Xが芳香族環を有する4価の基であり、Yが脂環構造を有する2価の基であることが好ましい。
 得られるポリイミド材料の特性、例えば、透明性、機械的特性、または耐熱性等の点から、Xが脂環構造を有する4価の基であり、Yが脂環構造を有する2価の基である式(I)で表される繰り返し単位の含有量は、全繰り返し単位に対して、好ましくは50モル%以下、より好ましくは30モル%以下または30モル%未満、より好ましくは10モル%以下であることが好ましい。
 ある実施態様においては、Xが芳香族環を有する4価の基であり、Yが芳香族環を有する2価の基である前記式(I)の繰り返し単位の1種以上の含有量が、合計で、全繰り返し単位に対して、好ましくは50モル%以上、より好ましくは70モル%以上、より好ましくは80モル%以上、さらに好ましくは90モル%以上、特に好ましくは100モル%であることが好ましい。この実施態様において、特に高透明性のポリイミド材料が求められる場合は、ポリイミドはフッ素原子を含有することが好ましい。すなわち、ポリイミドが、Xがフッ素原子を含有する芳香族環を有する4価の基である前記一般式(I)の繰り返し単位および/またはYがフッ素原子を含有する芳香族環を有する2価の基である前記一般式(I)の繰り返し単位の1種以上を含むことが好ましい。
 ある実施態様においては、ポリイミドは、Xが脂環構造を有する4価の基であり、Yが芳香族環を有する2価の基である前記一般式(I)の繰り返し単位の1種以上の含有量が、合計で、全繰り返し単位に対して、好ましくは50モル%以上、より好ましくは70モル%以上、より好ましくは80モル%以上、さらに好ましくは90モル%以上、特に好ましくは100モル%であることが好ましい。
 ある実施態様においては、ポリイミドは、Xが芳香族環を有する4価の基であり、Yが脂環構造を有する2価の基である前記式(I)の繰り返し単位の1種以上の含有量が、合計で、全繰り返し単位に対して、好ましくは50モル%以上、より好ましくは70モル%以上、より好ましくは80モル%以上、さらに好ましくは90モル%以上、特に好ましくは100モル%であることが好ましい。
<Xおよびテトラカルボン酸成分>
 Xの芳香族環を有する4価の基としては、炭素数が6~40の芳香族環を有する4価の基が好ましい。
 芳香族環を有する4価の基としては、例えば、下記のものが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
(式中、Zは直接結合、または、下記の2価の基:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
のいずれかである。ただし、式中のZは、2価の有機基、Z3、はでそれぞれ独立にアミド結合、エステル結合、カルボニル結合であり、Zは芳香環を含む有機基である。)
 Zとしては、具体的には、炭素数2~24の脂肪族炭化水素基、炭素数6~24の芳香族炭化水素基が挙げられる。
 Zとしては、具体的には、炭素数6~24の芳香族炭化水素基が挙げられる。
 芳香族環を有する4価の基としては、得られるポリイミドフィルムの高耐熱性と高透明性を両立できるので、下記のものが特に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
(式中、Zは直接結合、または、へキサフルオロイソプロピリデン結合である。)
 ここで、得られるポリイミドフィルムの高耐熱性、高透明性、低線熱膨張係数を両立できるので、Zは直接結合であることがより好ましい。
 加えて好ましい基として、上記式(9)において、Zが下式(3A):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
で表されるフルオレニル含有基である化合物が挙げられる。Z11およびZ12はそれぞれ独立に、好ましくは同一で、単結合または2価の有機基である。Z11およびZ12としては、芳香環を含む有機基が好ましく、例えば式(3A1):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
(Z13およびZ14は、互いに独立に単結合、-COO-、-OCO-または-O-であり、ここでZ14がフルオレニル基に結合した場合、Z13が-COO-、-OCO-または-O-でZ14が単結合の構造が好ましく;R91は炭素数1~4のアルキル基またはフェニル基であり、好ましくはメチルであり、nは0~4の整数であり、好ましくは1である。)
で表される構造が好ましい。
 Xが芳香族環を有する4価の基である一般式(I)の繰り返し単位を与えるテトラカルボン酸成分としては、例えば、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、4-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-1,2-ジカルボン酸、ピロメリット酸、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸、2,3,3’,4’-ビフェニルテトラカルボン酸、4,4’-オキシジフタル酸、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)スルホン、m-ターフェニル-3,4,3’,4’-テトラカルボン酸、p-ターフェニル-3,4,3’,4’-テトラカルボン酸、ビスカルボキシフェニルジメチルシラン、ビスジカルボキシフェノキシジフェニルスルフィド、スルホニルジフタル酸や、これらのテトラカルボン酸二無水物、テトラカルボン酸シリルエステル、テトラカルボン酸エステル、テトラカルボン酸クロライド等の誘導体が挙げられる。Xがフッ素原子を含有する芳香族環を有する4価の基である一般式(I)の繰り返し単位を与えるテトラカルボン酸成分としては、例えば、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパンや、これのテトラカルボン酸二無水物、テトラカルボン酸シリルエステル、テトラカルボン酸エステル、テトラカルボン酸クロライド等の誘導体が挙げられる。さらに、好ましい化合物として、(9H-フルオレン-9,9-ジイル)ビス(2-メチル-4,1-フェニレン)ビス(1,3-ジオキソ-1,3-ジヒドロイソベンゾフラン-5-カルボキシレート)が挙げられる。テトラカルボン酸成分は、単独で使用してもよく、また複数種を組み合わせて使用することもできる。
 Xの脂環構造を有する4価の基としては、炭素数が4~40の脂環構造を有する4価の基が好ましく、少なくとも一つの脂肪族4~12員環、より好ましくは脂肪族4員環または脂肪族6員環を有することがより好ましい。好ましい脂肪族4員環または脂肪族6員環を有する4価の基としては、下記のものが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
(式中、R31~R38は、それぞれ独立に直接結合、または、2価の有機基である。R41~R47は、それぞれ独立に 式:-CH-、-CH=CH-、-CHCH-、-O-、-S-で表される基よりなる群から選択される1種を示す。R48は芳香環もしくは脂環構造を含む有機基である。)
 R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37、R38としては、具体的には、直接結合、または、炭素数1~6の脂肪族炭化水素基、または、酸素原子(-O-)、硫黄原子(-S-)、カルボニル結合、エステル結合、アミド結合が挙げられる。
 R48として芳香環を含む有機基としては、例えば、下記のものが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
(式中、Wは直接結合、または、2価の有機基であり、n11~n13は、それぞれ独立に0~4の整数を表し、R51、R52、R53は、それぞれ独立に炭素数1~6のアルキル基、ハロゲン基、水酸基、カルボキシル基、またはトリフルオロメチル基である。)
 Wとしては、具体的には、直接結合、下記の式(5)で表される2価の基、下記の式(6)で表される2価の基が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
(式(6)中のR61~R68は、それぞれ独立に直接結合または前記式(5)で表される2価の基のいずれかを表す。)
 脂環構造を有する4価の基としては、得られるポリイミドの高耐熱性、高透明性、低線熱膨張係数を両立できるので、下記のものが特に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 Xが脂環構造を有する4価の基である式(I)の繰り返し単位を与えるテトラカルボン酸成分としては、例えば、1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸、イソプロピリデンジフェノキシビスフタル酸、シクロヘキサン-1,2,4,5-テトラカルボン酸、[1,1’-ビ(シクロヘキサン)]-3,3’,4,4’-テトラカルボン酸、[1,1’-ビ(シクロヘキサン)]-2,3,3’,4’-テトラカルボン酸、[1,1’-ビ(シクロヘキサン)]-2,2’,3,3’-テトラカルボン酸、4,4’-メチレンビス(シクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸)、4,4’-(プロパン-2,2-ジイル)ビス(シクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸)、4,4’-オキシビス(シクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸)、4,4’-チオビス(シクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸)、4,4’-スルホニルビス(シクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸)、4,4’-(ジメチルシランジイル)ビス(シクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸)、4,4’-(テトラフルオロプロパン-2,2-ジイル)ビス(シクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸)、オクタヒドロペンタレン-1,3,4,6-テトラカルボン酸、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,3,5,6-テトラカルボン酸、6-(カルボキシメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,3,5-トリカルボン酸、ビシクロ[2.2.2]オクタン-2,3,5,6-テトラカルボン酸、ビシクロ[2.2.2]オクタ-5-エン-2,3,7,8-テトラカルボン酸、トリシクロ[4.2.2.02,5]デカン-3,4,7,8-テトラカルボン酸、トリシクロ[4.2.2.02,5]デカ-7-エン-3,4,9,10-テトラカルボン酸、9-オキサトリシクロ[4.2.1.02,5]ノナン-3,4,7,8-テトラカルボン酸、ノルボルナン-2-スピロ-α-シクロペンタノン-α’-スピロ-2’’-ノルボルナン5,5’’,6,6’’-テトラカルボン酸、(4arH,8acH)-デカヒドロ-1t,4t:5c,8c-ジメタノナフタレン-2c,3c,6c,7c-テトラカルボン酸、(4arH,8acH)-デカヒドロ-1t,4t:5c,8c-ジメタノナフタレン-2t,3t,6c,7c-テトラカルボン酸や、これらのテトラカルボン酸二無水物、テトラカルボン酸シリルエステル、テトラカルボン酸エステル、テトラカルボン酸クロライド等の誘導体が挙げられる。テトラカルボン酸成分は、単独で使用してもよく、また複数種を組み合わせて使用することもできる。
<Yおよびジアミン成分>
 Yの芳香族環を有する2価の基としては、炭素数が6~40、更に好ましくは炭素数が6~20の芳香族環を有する2価の基が好ましい。
 芳香族環を有する2価の基としては、例えば、下記のものが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
(式中、Wは直接結合、または、2価の有機基であり、n11~n13は、それぞれ独立に0~4の整数を表し、R51、R52、R53は、それぞれ独立に炭素数1~6のアルキル基、ハロゲン基、水酸基、カルボキシル基、またはトリフルオロメチル基である。)
 Wとしては、具体的には、直接結合、下記の式(5)で表される2価の基、下記の式(6)で表される2価の基が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
(式(6)中のR61~R68は、それぞれ独立に直接結合または前記式(5)で表される2価の基のいずれかを表す。)
 ここで、得られるポリイミドの高耐熱性、高透明性、低線熱膨張係数を両立できるので、Wは、直接結合、または 式:-NHCO-、-CONH-、-COO-、-OCO-で表される基よりなる群から選択される1種であることが特に好ましい。また、Wが、R61~R68が直接結合、または 式:-NHCO-、-CONH-、-COO-、-OCO-で表される基よりなる群から選択される1種である前記式(6)で表される2価の基のいずれかであることも特に好ましい。
 加えて好ましい基として、上記式(4)において、Wが下式(3B):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
で表されるフルオレニル含有基である化合物が挙げられる。Z11およびZ12はそれぞれ独立に、好ましくは同一で、単結合または2価の有機基である。Z11およびZ12としては、芳香環を含む有機基が好ましく、例えば式(3B1):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
(Z13およびZ14は、互いに独立に単結合、-COO-、-OCO-または-O-であり、ここでZ14がフルオレニル基に結合した場合、Z13が-COO-、-OCO-または-O-でZ14が単結合の構造が好ましく;R91は炭素数1~4のアルキル基またはフェニル基であり、好ましくはフェニルであり、nは0~4の整数であり、好ましくは1である。)
で表される構造が好ましい。
 別の好ましい基として、上記式(4)において、Wがフェニレン基である化合物、即ちターフェニルジアミン化合物が挙げられ、特にすべてパラ結合である化合物が好ましい。
 別の好ましい基として、上記式(4)において、Wが式(6)の最初のフェニル環1個の構造において、R61およびR62が2,2-プロピリデン基である化合物が挙げられる。
 さらに別の好ましい基として、上記式(4)において、Wが次の式(3B2):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
で表される化合物が挙げられる。
 Yが芳香族環を有する2価の基である一般式(I)の繰り返し単位を与えるジアミン成分としては、例えば、p-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、ベンジジン、3,3’-ジアミノ-ビフェニル、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン、3,3’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン、m-トリジン、4,4’-ジアミノベンズアニリド、3,4’-ジアミノベンズアニリド、N,N’-ビス(4-アミノフェニル)テレフタルアミド、N,N’-p-フェニレンビス(p-アミノベンズアミド)、4-アミノフェノキシ-4-ジアミノベンゾエート、ビス(4-アミノフェニル)テレフタレート、ビフェニル-4,4’-ジカルボン酸ビス(4-アミノフェニル)エステル、p-フェニレンビス(p-アミノベンゾエート)、ビス(4-アミノフェニル)-[1,1’-ビフェニル]-4,4’-ジカルボキシレート、[1,1’-ビフェニル]-4,4’-ジイルビス(4-アミノベンゾエート)、4,4’-オキシジアニリン、3,4’-オキシジアニリン、3,3’-オキシジアニリン、p-メチレンビス(フェニレンジアミン)、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4’-ビス(3-アミノフェノキシ)ビフェニル、2,2-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(4-アミノフェニル)スルホン、3,3’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン、3,3’-ビス((アミノフェノキシ)フェニル)プロパン、2,2’-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(4-(4-アミノフェノキシ)ジフェニル)スルホン、ビス(4-(3-アミノフェノキシ)ジフェニル)スルホン、オクタフルオロベンジジン、3,3’-ジメトキシ-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジクロロ-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジフルオロ-4,4’-ジアミノビフェニル、2,4-ビス(4-アミノアニリノ)-6-アミノ-1,3,5-トリアジン、2,4-ビス(4-アミノアニリノ)-6-メチルアミノ-1,3,5-トリアジン、2,4-ビス(4-アミノアニリノ)-6-エチルアミノ-1,3,5-トリアジン、2,4-ビス(4-アミノアニリノ)-6-アニリノ-1,3,5-トリアジンが挙げられる。Yがフッ素原子を含有する芳香族環を有する2価の基である一般式(I)の繰り返し単位を与えるジアミン成分としては、例えば、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン、3,3’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2’-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパンが挙げられる。加えて好ましいジアミン化合物として、4,4’-(((9H-フルオレン-9,9-ジイル)ビス([1,1’-ビフェニル]-5,2-ジイル))ビス(オキシ))ジアミン、[1,1’:4’,1”-ターフェニル]-4,4”-ジアミン、4,4’-([1,1’-ビナフタレン]-2,2’-ジイルビス(オキシ))ジアミンが挙げられる。ジアミン成分は、単独で使用してもよく、また複数種を組み合わせて使用することもできる。
 Yの脂環構造を有する2価の基としては、炭素数が4~40の脂環構造を有する2価の基が好ましく、少なくとも一つの脂肪族4~12員環、より好ましくは脂肪族6員環を有することが更に好ましい。
 脂環構造を有する2価の基としては、例えば、下記のものが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
(式中、V、Vは、それぞれ独立に直接結合、または、2価の有機基であり、n21~n26は、それぞれ独立に0~4の整数を表し、R81~R86は、それぞれ独立に炭素数1~6のアルキル基、ハロゲン基、水酸基、カルボキシル基、またはトリフルオロメチル基であり、R91、R92、R93は、それぞれ独立に 式:-CH-、-CH=CH-、-CHCH-、-O-、-S-で表される基よりなる群から選択される1種である。)
 V、Vとしては、具体的には、直接結合および前記の式(5)で表される2価の基が挙げられる。
 脂環構造を有する2価の基としては、得られるポリイミドの高耐熱性、低線熱膨張係数を両立できるので、下記のものが特に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 脂環構造を有する2価の基としては、中でも、下記のものが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 Yが脂環構造を有する2価の基である一般式(I)の繰り返し単位を与えるジアミン成分としては、例えば、1,4-ジアミノシクロへキサン、1,4-ジアミノ-2-メチルシクロヘキサン、1,4-ジアミノ-2-エチルシクロヘキサン、1,4-ジアミノ-2-n-プロピルシクロヘキサン、1,4-ジアミノ-2-イソプロピルシクロヘキサン、1,4-ジアミノ-2-n-ブチルシクロヘキサン、1,4-ジアミノ-2-イソブチルシクロヘキサン、1,4-ジアミノ-2-sec-ブチルシクロヘキサン、1,4-ジアミノ-2-tert-ブチルシクロヘキサン、1,2-ジアミノシクロへキサン、1,3-ジアミノシクロブタン、1,4-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、ジアミノビシクロヘプタン、ジアミノメチルビシクロヘプタン、ジアミノオキシビシクロヘプタン、ジアミノメチルオキシビシクロヘプタン、イソホロンジアミン、ジアミノトリシクロデカン、ジアミノメチルトリシクロデカン、ビス(アミノシクロへキシル)メタン、ビス(アミノシクロヘキシル)イソプロピリデン、6,6’-ビス(3-アミノフェノキシ)-3,3,3’,3’-テトラメチル-1,1’-スピロビインダン、6,6’-ビス(4-アミノフェノキシ)-3,3,3’,3’-テトラメチル-1,1’-スピロビインダンが挙げられる。ジアミン成分は、単独で使用してもよく、また複数種を組み合わせて使用することもできる。
 ポリイミド前駆体に係る発明の好ましい一実施形態において、ポリイミド前駆体は、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸誘導体(二無水物)とp-フェニレンジアミンのみから得られるポリイミド前駆体ではない。好ましくは、一般式(I)のXが3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸誘導体(s-BPDA等)に由来し、Yがp-フェニレンジアミン(PPD)に由来する繰り返し単位の割合が、全繰り返し単位中の25モル%以下、より好ましくは10モル%以下であり、0モル%であること(s-BPDA等とPPDの少なくとも一方を含まない)も好ましい。
 ポリイミド前駆体に係る発明の好ましい一実施形態において、ポリイミド前駆体およびポリイミドは、芳香族環を有しフッ素原子を含有しないテトラカルボン酸誘導体(二無水物)と芳香族環を有しフッ素原子を含有しないジアミン化合物のみから得られるポリイミド前駆体およびポリイミドではない。即ち、一般式(I)のXおよびYの少なくとも一方が、脂環構造を有する基またはフッ素原子を含有する芳香族環を有する基である繰り返し単位を含むことが好ましい。好ましくは、一般式(I)のXが芳香族環を有する基(フッ素を含有するものを除く)であり且つYが芳香族環を有する基(フッ素を含有するものを除く)である繰り返し単位の割合が、全繰り返し単位中の25モル%以下、より好ましくは10モル%以下であり、0モル%であること(XおよびYの少なくとも一方は、芳香族環を有しフッ素原子を含有しない基ではない)も好ましい。
 前記一般式(I)で表される繰り返し単位を与えるテトラカルボン酸成分およびジアミン成分として、脂環式以外の脂肪族テトラカルボン酸類(特に二無水物)および/または脂肪族ジアミン類いずれも使用することができるが、その含有量は、テトラカルボン酸成分およびジアミン成分の合計100モル%に対して、好ましくは30モル%以下または30モル%未満、より好ましくは20モル%以下、さらに好ましくは10モル%以下(0%を含む)であることが好ましい。
 以上の中でも、本発明の好ましい一実施形態は、一般式(I)のXが脂環構造を有する4価の基である繰り返し単位を全繰り返し単位中の60%超、より好ましくは70モル%以上、より好ましくは80モル%以上、さらに好ましくは90モル%以上、特に好ましくは100モル%の割合で含む。脂環構造が100%未満の場合、残りの部分は、Xが芳香族環を有する4価の基であることが好ましい。好ましい脂環構造を有する4価の基および芳香族環を有する4価の基は上記で説明したとおりである。また、Yは芳香族環を有する2価の基および脂環構造を有する2価の基のどちらでもよいが、前述のとおりXが脂環構造を有する4価の基であり、Yが脂環構造を有する2価の基である式(I)で表される繰り返し単位の含有量は、全繰り返し単位に対して、好ましくは50モル%以下、より好ましくは30モル%以下または30モル%未満、より好ましくは10モル%以下であることが好ましい。
 また、本発明の異なる好ましい一実施形態においては、フィルムにしたときの破断強度が80MPa以上となるポリイミド(およびポリイミド材料)であることが好ましい。破断強度は、例えば5~100μm程度の膜厚のフィルムから得られる値を用いることができる。また、この破断強度は、ポリイミド前駆体溶液組成物またはポリイミド溶液組成物の塗布膜を、好ましくは最高温度310℃にて加熱して得られるフィルムについて得られる値である。
 ポリイミド前駆体は、上記テトラカルボン酸成分とジアミン成分から製造することができる。本発明に用いられるポリイミド前駆体(前記式(I)で表される繰り返し単位の少なくとも1種を含むポリイミド前駆体)は、R及びRが取る化学構造によって、
1)ポリアミド酸(R及びRが水素)、
2)ポリアミド酸エステル(R及びRの少なくとも一部がアルキル基)、
3)4)ポリアミド酸シリルエステル(R及びRの少なくとも一部がアルキルシリル基)、
に分類することができる。そして、ポリイミド前駆体は、この分類ごとに、以下の製造方法により容易に製造することができる。ただし、本発明で使用されるポリイミド前駆体の製造方法は、以下の製造方法に限定されるものではない。
1)ポリアミック酸
 ポリイミド前駆体は、溶媒中でテトラカルボン酸成分としてのテトラカルボン酸二無水物とジアミン成分とを略等モル、好ましくはテトラカルボン酸成分に対するジアミン成分のモル比[ジアミン成分のモル数/テトラカルボン酸成分のモル数]が好ましくは0.90~1.10、より好ましくは0.95~1.05の割合で、例えば120℃以下の比較的低温度でイミド化を抑制しながら反応することによって、ポリイミド前駆体溶液として好適に得ることができる。
 限定するものではないが、より具体的には、有機溶剤または水にジアミンを溶解し、この溶液に攪拌しながら、テトラカルボン酸二無水物を徐々に添加し、0~120℃、好ましくは5~80℃の範囲で1~72時間攪拌することで、ポリイミド前駆体が得られる。80℃以上で反応させる場合、分子量が重合時の温度履歴に依存して変動し、また熱によりイミド化が進行することから、ポリイミド前駆体を安定して製造できなくなる可能性がある。上記製造方法でのジアミンとテトラカルボン酸二無水物の添加順序は、ポリイミド前駆体の分子量が上がりやすいため、好ましい。また、上記製造方法のジアミンとテトラカルボン酸二無水物の添加順序を逆にすることも可能であり、析出物が低減することから、好ましい。溶媒として水を使用する場合は、1,2-ジメチルイミダゾール等のイミダゾール類、あるいはトリエチルアミン等の塩基を、生成するポリアミック酸(ポリイミド前駆体)のカルボキシル基に対して、好ましくは0.8倍当量以上の量で、添加することが好ましい。
2)ポリアミック酸エステル
 テトラカルボン酸二無水物を任意のアルコールと反応させ、ジエステルジカルボン酸を得た後、塩素化試薬(チオニルクロライド、オキサリルクロライドなど)と反応させ、ジエステルジカルボン酸クロライドを得る。このジエステルジカルボン酸クロライドとジアミンを-20~120℃、好ましくは-5~80℃の範囲で1~72時間攪拌することで、ポリイミド前駆体が得られる。80℃以上で反応させる場合、分子量が重合時の温度履歴に依存して変動し、また熱によりイミド化が進行することから、ポリイミド前駆体を安定して製造できなくなる可能性がある。また、ジエステルジカルボン酸とジアミンを、リン系縮合剤や、カルボジイミド縮合剤などを用いて脱水縮合することでも、簡便にポリイミド前駆体が得られる。
 この方法で得られるポリイミド前駆体は、安定なため、水やアルコールなどの溶剤を加えて再沈殿などの精製を行うこともできる。
3)ポリアミック酸シリルエステル(間接法)
 あらかじめ、ジアミンとシリル化剤を反応させ、シリル化されたジアミンを得る。必要に応じて、蒸留等により、シリル化されたジアミンの精製を行う。そして、脱水された溶剤中にシリル化されたジアミンを溶解させておき、攪拌しながら、テトラカルボン酸二無水物を徐々に添加し、0~120℃、好ましくは5~80℃の範囲で1~72時間攪拌することで、ポリイミド前駆体が得られる。80℃以上で反応させる場合、分子量が重合時の温度履歴に依存して変動し、また熱によりイミド化が進行することから、ポリイミド前駆体を安定して製造できなくなる可能性がある。
4)ポリアミック酸シリルエステル(直接法)
 1)の方法で得られたポリアミック酸溶液とシリル化剤を混合し、0~120℃、好ましくは5~80℃の範囲で1~72時間攪拌することで、ポリイミド前駆体が得られる。80℃以上で反応させる場合、分子量が重合時の温度履歴に依存して変動し、また熱によりイミド化が進行することから、ポリイミド前駆体を安定して製造できなくなる可能性がある。
 3)の方法、及び4)の方法で用いるシリル化剤として、塩素を含有しないシリル化剤を用いることは、シリル化されたポリアミック酸、もしくは、得られたポリイミドを精製する必要がないため、好適である。塩素原子を含まないシリル化剤としては、N,O-ビス(トリメチルシリル)トリフルオロアセトアミド、N,O-ビス(トリメチルシリル)アセトアミド、ヘキサメチルジシラザンが挙げられる。フッ素原子を含まず低コストであることから、N,O-ビス(トリメチルシリル)アセトアミド、ヘキサメチルジシラザンが特に好ましい。
 また、3)の方法のジアミンのシリル化反応には、反応を促進するために、ピリジン、ピペリジン、トリエチルアミンなどのアミン系触媒を用いることができる。この触媒はポリイミド前駆体の重合触媒として、そのまま使用することができる。
 ポリイミド前駆体を調製する際に使用する溶媒は、水や、例えばN,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性溶媒が好ましく、原料モノマー成分と生成するポリイミド前駆体が溶解すれば、どんな種類の溶媒であっても問題はなく使用できるので、特にその構造には限定されない。溶媒として、水や、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン等のアミド溶媒、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、δ-バレロラクトン、γ-カプロラクトン、ε-カプロラクトン、α-メチル-γ-ブチロラクトン等の環状エステル溶媒、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート溶媒、トリエチレングリコール等のグリコール系溶媒、m-クレゾール、p-クレゾール、3-クロロフェノール、4-クロロフェノール等のフェノール系溶媒、アセトフェノン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、スルホラン、ジメチルスルホキシドなどが好ましく採用される。さらに、その他の一般的な有機溶剤、即ちフェノール、o-クレゾール、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソブチル、プロピレングリコールメチルアセテート、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、2-メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、ジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロへキサノン、メチルエチルケトン、アセトン、ブタノール、エタノール、キシレン、トルエン、クロルベンゼン、ターペン、ミネラルスピリット、石油ナフサ系溶媒なども使用できる。なお、溶媒は、複数種を組み合わせて使用することもできる。
 ポリイミド前駆体の対数粘度は、特に限定されないが、30℃での濃度0.5g/dLのN,N-ジメチルアセトアミド溶液における対数粘度が0.2dL/g以上、より好ましくは0.3dL/g以上、特に好ましくは0.4dL/g以上であることが好ましい。対数粘度が0.2dL/g以上では、ポリイミド前駆体の分子量が高く、得られるポリイミドの機械強度や耐熱性に優れる。
 ポリイミド前駆体のイミド化率としては、約0%(5%以下)~約100%(95%以上)まで広範囲のものを使用することができる。上記の方法で得られたポリイミド前駆体(ポリアミック酸、ポリアミック酸エステル、ポリアミック酸シリルエステル)は、低イミド化率を有している。これらを溶液中でイミド化処理し(熱イミド化、化学イミド化)、イミド化を進行させて所望のイミド化率に調整することができる。例えば、ポリアミック酸溶液を、例えば80~230℃、好ましくは120~200℃の範囲で、例えば1~24時間攪拌することで、イミド化が進行したポリイミド前駆体を得ることができる。ポリイミドが溶媒可溶である場合、イミド化反応後の反応混合物を貧溶媒に投入してポリイミドを析出させて得たポリイミド、または、ポリイミド前駆体(低イミド化率)の溶液(必要によりイミド化触媒や脱水剤を含有する)を、例えばキャリア基材上に流延して、加熱処理して乾燥、イミド化(熱イミド化、化学イミド化)して得られたポリイミドを、溶媒に溶解してフィルム製造用のポリイミド前駆体に使用してもよい。
 <リン化合物>
 使用できるリン化合物は、分子内にP(=O)OHおよびP(=O)OR(但し、Rは炭素数4以上のアルキル基)から選ばれる構造を少なくとも1つ有する化合物である。リン化合物は、リン原子Pに直接結合したアリール基を有さないことが好ましく、分子内にアリール基を含まないことがさらに好ましい。リン化合物は分子内に1つまたは複数のリン原子を有することができる。
 本発明の好ましい一実施形態において、リン化合物は、リン原子を一つのみ含む。リン原子を1つ含む化合物としては、式(P)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
 式中、R~Rの少なくとも1つの基は、OHまたは炭素数4以上のアルコキシ基を表し、残りの基は独立してOH、アルコキシ基、Hおよびアルキル基から選ばれる基を表す。
 炭素数4以上のアルコキシ基としては、好ましくは炭素数4~18、より好ましくは炭素数4~12のアルコキシ基が挙げられる。これらは直鎖、分岐、脂環式のいずれでもよいが、好ましくは直鎖アルコキシ基である。「炭素数が4以上に限定されない」アルコキシ基としては、好ましくは炭素数1~18のアルコキシ基が挙げられ、上述の炭素数4以上のアルコキシ基に加え、炭素数1~3のアルコキシ基が挙げられる。
 アルキル基としては、例えば炭素数1~18、好ましくは炭素数1~12、より好ましくは炭素数1~6のアルキル基が挙げられる。これらは直鎖、分岐、脂環式のいずれでもよいが、好ましくは直鎖アルキル基である。
 R~Rの少なくとも1つの基がOHである場合、残りの基は特に限定されないが、OH、アルコキシ基およびアルキル基から選ばれる基が好ましい。この場合のR~Rの組み合わせとしては、すべてがOH(リン酸)、2つのOHと1つのアルコキシ基(リン酸モノアルキルエステル)、1つのOHと2つのアルコキシ基(リン酸ジアルキルエステル)、2つのOHと1つのアルキル基(モノアルキルホスホン酸)、1つのOHと2つのアルキル基(ジアルキルホスフィン酸)、1つのOHと1つのアルコキシ基と1つのアルキル基(モノアルキルホスフィン酸アルキルエステル)が挙げられる。
 R~Rの少なくとも1つの基が炭素数4以上のアルコキシ基である場合、残りの基は特に限定されないが、OH、アルコキシ基およびアルキル基から選ばれる基が好ましい。R~RとしてOHを含む場合は上述した組み合わせにおいて、アルコキシ基の炭素数が4以上である場合に対応する。アルコキシ基およびアルキル基から選ばれるR~Rの組み合わせとしては、すべてが炭素数4以上のアルコキシ基(リン酸トリアルキルエステル)、2つの炭素数4以上のアルコキシ基と1つのアルキル基(モノアルキルホスホン酸ジアルキルエステル)、1つの炭素数4以上のアルコキシ基と2つのアルキル基(ジアルキルホスフィン酸モノアルキルエステル)が挙げられる。リン化合物に複数のアルコキシ基が含まれる場合、入手のし易さからこれらは同一であることが好ましい。従って、化合物中に「炭素数4以上のアルコキシ基」を含む必要がある場合、複数のアルコキシ基は、好ましくは同一の「炭素数4以上のアルコキシ基」である。
 複数のリン原子を有するリン化合物としては、二リン酸、三リン酸、シクロ三リン酸、四リン酸等のポリリン酸、およびそれらのエステル化合物(一部または全部がエステル化された化合物)が挙げられる。完全にエステル化された化合物の場合、エステルのアルコキシ部分の少なくとも一部、好ましくは全部が炭素数4以上のアルコキシ基である。一部がエステル化された化合物の場合は、アルコキシ部分の炭素数に限定はないが、炭素数4以上のアルコキシ基であることも好ましい。
 複数のリン原子を含むリン化合物として、ポリ-またはオリゴ-リン酸エステル構造を有する化合物も挙げられる。具体的には、一般式(PPE)で示される化合物を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
 式(PPE)中、R~Rはそれぞれ独立に、複数のRも互いに独立して、OH、アルコキシ基、Hおよびアルキル基から選ばれる基を表し、R~Rの少なくとも1つの基は、OHまたは炭素数4以上のアルコキシ基を表す。Rは、2価の炭化水素基を表す。nは0以上の整数である。
 R~Rの好ましい基は、式(P)に対して示したR~Rと同じである。最も好ましくはR~Rのすべてが炭素数4以上のアルコキシ基を表す。Rは、好ましくは炭素数1~16以下、より好ましくは炭素数1~6の炭化水素基であり、好ましくは直鎖または分岐アルキレン基である。nは、好ましくは0~4、より好ましくは0~2、さらに好ましくは0である。
 本発明において、リン化合物の分子量が400未満であることが好ましい場合があり、特に式(P)で表されるリン化合物、式(PPE)で表されるリン化合物において、分子量が400未満であることが好ましい。
 リン化合物の具体例としては、例えば、リン酸、メチルホスホン酸、エチルホスホン酸、n-プロピルホスホン酸、イソプロピルホスホン酸、n-ブチルホスホン酸、sec-ブチルホスホン酸、イソブチルホスホン酸、tert-ブチルホスホン酸、n-ペンチルホスホン酸、イソペンチルホスホン酸、ネオペンチルホスホン酸、n-ヘキシルホスホン酸、シクロヘキシルホスホン酸、ヘプチルホスホン酸、n-オクチルホスホン酸、ノニルホスホン酸、デシルホスホン酸、ドデシルホスホン酸、ドデシルホスホン酸、ベンゼンホスホン酸、(4-ヒドロキシフェニル)ホスホン酸、メチレンジホスホン酸、1,2-エチレンジホスホン酸、o-キシリレンジホスホン酸、m-キシリレンジホスホン酸、p-キシリレンジホスホン酸、ジメチルホスフィン酸、エチルメチルホスフィン酸、ジエチルホスフィン酸、エチルブチルホスフィン酸、ジプロピルホスフィン酸、フェニルホスフィン酸、ジフェニルホスフィン酸、メチルフェニルホスフィン酸、(2-カルボキシエチル)フェニルホスフィン酸、(2-エチルヘキシル)ホスホン酸モノ-2-エチルヘキシル、リン酸トリn-ブチル、リン酸トリn-ペンチル、リン酸トリn-ヘキシル、リン酸トリス(2-エチルヘキシル)、リン酸トリス(2-ブトキシエチル)、リン酸トリス(1H,1H,5H-オクタフルオロペンチル)、リン酸2-エチルヘキシルジフェニル、亜リン酸ジブチル(=ホスホン酸ジブチル)、亜リン酸ジイソブチル(=ホスホン酸ジイソブチル)等をあげることができる。以上の化合物において、アルキル基は同じ炭素数を有する構造異性体に置き換えられてもよく、アルキル基またはアリール基中の少なくとも1個のHはフッ素で置き換えられていてもよく、アリール基中の置換位置は任意である。また、リン化合物は単独、または2種以上を組み合わせて使用することができる。
 本発明の一実施形態において、ポリイミド前駆体組成物は、リン化合物がリン酸またはリン酸トリブチルである場合、ポリイミド前駆体がノルボルナン-2-スピロ-α-シクロペンタノン-α’-スピロ-2”-ノルボルナン-5,5”,6,6”-テトラカルボン酸二無水物(CpODA)、4,4’-ジアミノベンズアニリド(DABAN)およびパラフェニレンジアミン(PPD)のみから得られるポリイミド前駆体である組成物とは異なることが好ましい場合がある。本発明の一実施形態において、ポリイミド前駆体がCpODA、DABANおよびPPDの組み合わせと異なるモノマーの組み合わせから選ばれることも好ましい場合がある。
<ポリイミド前駆体組成物の配合>
 本発明で使用されるポリイミド前駆体組成物は、少なくとも1種のポリイミド前駆体と、少なくとも1種の上記のリン化合物と、溶媒を含む。
 リン化合物の含有量は、ポリイミドフィルムと基材との間の剥離強度を考慮して調整することができる。一般に、少なすぎると剥離強度が大きすぎて剥離が困難になり、一方、多すぎると、無駄になるだけでなく、剥離強度が極端に小さくなったり、特に無色透明性のポリイミドフィルムについては着色が大きくなって(黄色度bが大きくなる)、透明用途に不向きになる場合がある。
 リン化合物の含有量は、ポリイミド前駆体の総モノマー単位に対して(即ち、式(I)、式(I)の繰り返し単位は2モルと数える)、好ましくは0.001モル%超、より好ましくは0.005モル%以上、さらに好ましくは0.01モル%以上、さらに好ましくは0.02モル%以上、さらに好ましくは0.05モル%以上である。また、通常は5モル%未満、より好ましくは4モル%以下、さらに好ましくは3モル%以下、特に好ましくは2モル%以下である。
 溶媒としては、ポリイミド前駆体を調製する際に使用する溶媒として説明した前述のものを使用することができる。通常は、ポリイミド前駆体を調製する際に使用した溶媒をそのままで、即ちポリイミド前駆体溶液のままで使用することができるが、必要により希釈または濃縮して使用してもよい。リン化合物は、ポリイミド前駆体組成物中に溶解して存在している。
 本発明のポリイミド前駆体の粘度(回転粘度)は、特に限定されないが、E型回転粘度計を用い、温度25℃、せん断速度20sec-1で測定した回転粘度が、0.01~1000Pa・secが好ましく、0.1~100Pa・secがより好ましい。また、必要に応じて、チキソ性を付与することもできる。上記範囲の粘度では、コーティングや製膜を行う際、ハンドリングしやすく、また、はじきが抑制され、レベリング性に優れるため、良好な被膜が得られる。
 本発明のポリイミド前駆体組成物は、必要に応じて、化学イミド化剤(無水酢酸などの酸無水物や、ピリジン、イソキノリンなどのアミン化合物)、酸化防止剤、紫外線吸収剤、フィラー(シリカ等の無機粒子など)、染料、顔料、シランカップリング剤などのカップリング剤、プライマー、難燃材、消泡剤、レベリング剤、レオロジーコントロール剤(流動補助剤)などを含有することができる。
 ポリイミド前駆体組成物の調製は、前述のとおりの方法で得られたポリイミド前駆体溶液に、リン化合物またはリン化合物の溶液を加えて混合することで調製することができる。反応に影響がなければ、リン化合物の存在下でテトラカルボン酸成分とジアミン成分を反応させてもよい。
 <<ポリイミド/基材積層体、およびフレキシブル電子デバイスの製造>>
 本発明のフレキシブル電子デバイスの製造方法は、(a)ポリイミド前駆体組成物を、基材上に塗布する工程、(b)前記基材上で前記ポリイミド前駆体を加熱処理し、前記基材上にポリイミドフィルムが積層された積層体(ポリイミド/基材積層体)を製造する工程、(c)前記積層体のポリイミドフィルム上に、導電体層および半導体層から選ばれる少なくとも1つの層を形成する工程、および(d)前記基材と前記ポリイミドフィルムとを、外力によって剥離する工程を有する。
 本発明の方法に使用できるポリイミド前駆体組成物は、ポリイミド前駆体、リン化合物および溶媒を含有する。リン化合物は前述のリン化合物の項中で述べたものを用いることができる。ポリイミド前駆体はポリイミド前駆体組成物の項中で述べたものを用いることができる。ポリイミド前駆体組成物の項中で好ましいものとして説明したポリイミド前駆体は、本発明の方法においても好ましいが、特に限定されない。
 本発明の方法の一実施形態は、工程(a)において、ポリイミド前駆体組成物として、リン化合物としてリン酸またはリン酸トリブチルを含有し、テトラカルボン酸成分がCpODAからなり、ジアミン成分がDABANおよびPPDの混合物からなる前駆体組成物を使用し、且つ工程(b)のポリイミド/基材積層体の製造を、最高温度が410℃、好ましくは410℃以上となる加熱条件で実施する方法を包含しない。好ましくは工程(a)において、ポリイミド前駆体組成物として、「リン化合物としてリン酸またはリン酸トリブチルを含有し、テトラカルボン酸成分がCpODAからなり、ジアミン成分がDABANおよびPPDの混合物からなる前駆体組成物」を使用する方法を包含しない。
 まず、工程(a)において、ポリイミド前駆体溶液(高イミド化率のイミド溶液を含み、また必要により添加剤を含有する組成物溶液も含む)を基材上に流延し、加熱処理によりイミド化および脱溶媒(ポリイミド溶液のときは主として脱溶媒)することによってポリイミドフィルムを形成し、基材とポリイミドフィルムとの積層体(ポリイミド/基材積層体)を得る。
 基材としては、耐熱性の材料が使用され、例えばセラミック材料(ガラス、アルミナ等)、金属材料(鉄、ステンレス、銅、アルミニウム等)、半導体材料(シリコン、化合物半導体等)等の板状またはシート状基材、または耐熱プラスチック材料(ポリイミド等)等のフィルムまたはシート状基材が使用される。一般に、平面且つ平滑な板状が好ましく、一般に、ソーダライムガラス、ホウ珪酸ガラス、無アルカリガラス、サファイアガラス等のガラス基板;シリコン、GaAs、InP、GaN等の半導体(化合物半導体を含む)基板;鉄、ステンレス、銅、アルミニウム等の金属基板が使用される。特にガラス基板は、平面、平滑且つ大面積のものが開発されており容易に入手できるので好ましい。これら基材は、表面に無機薄膜(例えば、酸化ケイ素膜)や樹脂薄膜が形成されたものであってもよい。
 板状基材の厚さは限定されないが、取り扱い易さの観点から、例えば20μm~4mm、好ましくは100μm~2mmである。
 ポリイミド前駆体溶液の基材上への流延方法は特に限定されないが、例えばスピンコート法、スクリーン印刷法、バーコーター法、電着法などの従来公知の方法が挙げられる。
 工程(b)において、基材上でポリイミド前駆体組成物を加熱処理し、ポリイミドフィルムに転換し、ポリイミド/基材積層体を得る。加熱処理条件は、特に限定されないが、例えば50℃~150℃の温度範囲で乾燥した後、最高加熱温度として例えば150℃~600℃であり、好ましくは200℃~550℃、より好ましくは250℃~500℃で処理することが好ましい。ポリイミド溶液を用いた場合の加熱処理条件は、特に限定されないが、最高加熱温度として例えば100℃~600℃であり、好ましくは150℃以上、より好ましくは200℃以上であり、また好ましくは500℃以下、より好ましくは450℃以下である。
 ポリイミドフィルムの厚さは、好ましくは1μm以上、より好ましくは2μm以上、さらに好ましくは5μm以上である。厚さが1μm未満である場合、ポリイミドフィルムが十分な機械的強度を保持できず、例えばフレキシブル電子デバイス基板として使用するとき、応力に耐えきれず破壊されることがある。また、ポリイミドフィルムの厚さは、好ましくは100μm以下、より好ましくは50μm以下、さらに好ましくは20μm以下である。ポリイミドフィルムの厚さが厚くなると、フレキシブルデバイスの薄型化が困難となってしまうことがある。フレキシブルデバイスとして十分な耐性を保持しながら、より薄膜化するには、ポリイミドフィルムの厚さは、好ましくは2~50μmである。
 一実施形態において、ポリイミドフィルムは、400nm透過率、全光透過率(380nm~780nmにおける平均透過率)、黄色度b*(YI)等の光学特性に優れることが好ましい。それぞれ10μm厚のフィルムで測定したとき、400nm光透過率は好ましくは50%以上、より好ましくは70%以上、さらに好ましくは75%以上、最も好ましくは80%以上であり、全光透過率は、好ましくは84%以上、より好ましくは85%以上であり、また黄色度b*(YI)は、好ましくは0以上、5以下、より好ましくは3以下である。400nm透過率、全光透過率および黄色度b*(YI)のうち、好ましくは少なくとも1つ、より好ましくは少なくとも2つ、最も好ましくは3つが同時に好ましい範囲を満たす。
 一実施形態において、ポリイミドフィルムは、厚み方向位相差(リタデーション)Rthが小さいことが好ましい。また本発明のポリイミド前駆体組成物では、本発明で規定されるリン化合物の添加は、得られるポリイミドフィルムのRthをほとんど変化させない。従って、本発明ではRthに影響を与えることなく、ポリイミドフィルムと基板との剥離強度を調整できる。
 得られるポリイミドフィルムは、ガラス基板等の基材に密着して積層される。メカニカル剥離を容易に実施できるためには、基材とポリイミドフィルムとの剥離強度は、JIS K6854-1に準拠して測定した場合、例えば引張速度2mm/分、90°剥離試験において、好ましくは0.8N/in(N/25.4mm)以下、より好ましくは0.6N/in以下、さらに好ましくは0.4N/in以下である。一方、下限値は、好ましくは0.01N/in以上である。剥離強度は、通常、空気中または大気中で測定される。
 ポリイミド/基材積層体中のポリイミドフィルムは、表面に樹脂膜や無機膜などの第2の層を有していてもよい。即ち、基材上にポリイミドフィルムを形成した後、第2の層を積層して、フレキシブル電子デバイス基板を形成してもよい。少なくとも無機膜を有することが好ましく、特に水蒸気や酸素(空気)等のバリア層として機能するものが好ましい。水蒸気バリア層としては、例えば、窒化ケイ素(SiN)、酸化ケイ素(SiO)、酸窒化ケイ素(SiO)、酸化アルミニウム(Al)、酸化チタン(TiO)、酸化ジルコニウム(ZrO)等の金属酸化物、金属窒化物および金属酸窒化物からなる群より選択される無機物を含む無機膜が挙げられる。一般に、これらの薄膜の成膜方法としては、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティングなどの物理的蒸着法と、プラズマCVD法、触媒化学気相成長法(Cat-CVD法)などの化学蒸着法(化学気相成長法)などが知られている。この第2の層は、複数層とすることもできる。
 本発明では、ポリイミド前駆体組成物が、リン化合物を含有することにより、剥離強度を低下させることができる。従って、本出願は、基材とこの基材に形成されたポリイミドフィルムとを有する積層体の、前記基材とポリイミドフィルムの間の剥離強度を低下させる方法であって、前記ポリイミドフィルム形成のためのポリイミド前駆体組成物が、前述のリン化合物を含有することを特徴とする、積層体の剥離強度を低下する方法に関する発明も開示している。
 工程(c)では、工程(c)で得られたポリイミド/基材積層体を使用して、ポリイミドフィルム(ポリイミドフィルム表面に無機膜などの第2の層を積層したものを含む)上に、導電体層および半導体層から選ばれる少なくとも1つの層を形成する。これらの層は、ポリイミドフィルム(第2の層を積層したものを含む)上に直接形成してもよいし、デバイスに必要な他の層を積層した上に、つまり間接的に形成してもよい。
 導電体層および/または半導体層は、目的とする電子デバイスが必要とする素子および回路に合わせて適切な導電体層および(無機、有機)半導体層が選択される。本発明の工程(c)において、導電体層および半導体層の少なくとも1つを形成する場合、無機膜を形成したポリイミドフィルム上に導電体層および半導体層の少なくとも1つを形成することも好ましい。
 導電体層および半導体層は、ポリイミドフィルム上の全面に形成されたもの、ポリイミドフィルム上の一部分に形成されたものの両方を包含する。本発明は、工程(c)の後にただちに工程(d)に移行しても良いし、工程(c)において導電体層および半導体層から選ばれる少なくとも1つの層を形成した後、さらにデバイス構造を形成してから、工程(d)に移行してもよい。
 フレキシブルデバイスとしてTFT液晶ディスプレイデバイスを製造する場合には、例えば必要により無機膜を全面に形成したポリイミドフィルムの上に、例えば金属配線、アモルファスシリコンやポリシリコンによるTFT、透明画素電極を形成する。TFTは、例えば、ゲート金属層、アモルファスシリコン膜などの半導体層、ゲート絶縁層、画素電極に接続する配線等を含む。この上に、さらに液晶ディスプレイに必要な構造を、公知の方法によって形成することも出来る。また、ポリイミドフィルムの上に、透明電極とカラーフィルターを形成してもよい。
 有機ELディスプレイを製造する場合には、例えば必要により無機膜を全面に形成したポリイミドフィルムの上に、例えば透明電極、発光層、正孔輸送層、電子輸送層等に加えて必要によりTFTを形成することができる。
 本発明において好ましいポリイミドフィルムは耐熱性、靱性等各種特性に優れるので、デバイスに必要な回路、素子、およびその他の構造を形成する手法は特に制限されない。
 次に工程(d)おいて、基材とポリイミドフィルムとを、外力によって、物理的に剥離する。「外力によって」とは、基材とポリイミドフィルムとを分離するように、力を加えることを意味する。例えば人の手によってまたは適切な工具、治具、装置等を用いて剥離する。剥離の際は、基材とポリイミドフィルムの一方または両方に湾曲が生じるが、ポリイミドフィルムを湾曲させる範囲は、ポリイミドフィルム上に形成された導電体層、半導体層、およびその他の構造が損傷を受けない範囲である。この目的のために、ポリイミドフィルムの湾曲における曲率半径が小さくならないように、適宜、工具、治具、装置等を使用して剥離を行うことができる。具体的には、例えば、(i)基材とポリイミドフィルムの間にブレードのような工具を入れて移動させることで剥離する方法、(ii)フィルムを基材から引き上げて剥離する方法(このとき、ブレードのような工具を使用してもよい)、(iii)フィルムの平面性をできるだけ保ったまま基材を湾曲させて剥離する方法等を挙げることができる。剥離は、気体中または真空中で実施するのが好ましく、通常は空気中または大気中で実施する。
 基材を剥離した後のポリイミドフィルムを基板とする(半)製品に、さらにデバイスに必要な構造または部品を形成または組み込んでデバイスを完成する。
 本発明の好ましい実施形態において、基材とポリイミドフィルムの剥離は、レーザ照射をすることなく、外力による剥離方法のみで実施する。
 本発明の異なる実施形態においては、レーザ照射のみでは剥離が達成されない場合の補助手段として、本発明の方法、即ちリン化合物を含有するポリイミド前駆体を使用する方法を適用することができる。
 従って、本発明の異なる態様は、
 (a)ポリイミド前駆体、P(=O)OH構造またはP(=O)OR(式中、Rは炭素数4以上のアルキル基)構造を有するリン化合物および溶媒を含有するポリイミド前駆体組成物を、基材上に塗布する工程、
 (b)前記基材上で前記ポリイミド前駆体を加熱処理し、前記基材上にポリイミドフィルムが積層された積層体を製造する工程、
 (c)前記積層体のポリイミドフィルム上に、導電体層および半導体層から選ばれる少なくとも1つの層を形成する工程、
 (e)前記積層体にレーザ光を照射する工程、および
 (d)前記基材と前記ポリイミドフィルムを、外力によって剥離する工程
を有するフレキシブル電子デバイスの製造方法
に関する。
 本発明の異なるさらなる態様は、レーザ照射剥離が不可能な場合において、レーザ剥離を可能にする方法に関する。組成に依存して、および/またはレーザの出力不足、等の理由により、レーザ照射しても剥離しない場合において、リン化合物を含有するポリイミド前駆体組成物を使用することによって、レーザ剥離を可能にする。即ち、この態様は、
 (a2)ポリイミド前駆体および溶媒を含有するポリイミド前駆体組成物を、基材上に塗布する工程、
 (b2)前記基材上で前記ポリイミド前駆体を加熱処理し、前記基材上にポリイミドフィルムが積層された積層体を製造する工程、
 (c2)前記積層体のポリイミドフィルム上に、導電体層および半導体層から選ばれる少なくとも1つの層を形成する工程、および
 (e2)前記積層体にレーザ光を照射する工程
を有する方法であって、前記ポリイミド前駆体組成物が、P(=O)OH構造またはP(=O)OR(式中、Rは炭素数4以上のアルキル基)構造を有するリン化合物を含有することを特徴とするフレキシブル電子デバイスの製造方法に関する。
 以下、実施例及び比較例によって本発明を更に説明する。尚、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
<ポリイミドフィルムの評価>
 [b*(YI)]
 紫外可視分光光度計/V-650DS(日本分光製)を用いて、ASTEM E313
の規格に準拠して、膜厚10μm、3cm角サイズのポリイミドフィルムのb(=YI;黄色度)を測定した。光源はD65、視野角は2°とした。
 [400nm光透過率、全光透過率]
 紫外可視分光光度計/V-650DS(日本分光製)を用いて、膜厚10μm、5cm角サイズのポリイミドフィルムの波長400nmにおける光透過率、全光透過率(波長380nm~780nmにおける平均透過率)を測定した。
 [剥離強度]
 オリエンテック社製TENSILON RTA-500を用い、引張り速度2mm/分の条件で90°方向の剥離強度を測定した。
 [ガラス転移温度(Tg)]
 膜厚約10μmのポリイミドフィルムを幅4mmの短冊状に切り取って試験片とし、TMA/SS6100 (エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製)を用い、チャック間長15mm、荷重2g、昇温速度20℃/分で500℃まで昇温した。得られたTMA曲線の変曲点より、ガラス転移温度(Tg)を算出した。
 [1%重量減少温度(Td1%)]
 膜厚約10μmのポリイミドフィルムを試験片とし、TAインスツルメント社製 熱量計測定装置(Q5000IR)を用い、窒素気流中、昇温速度10℃/分で25℃から600℃まで昇温した。得られた重量曲線から、1%重量減少温度を求めた。
 以下の例で使用した化合物の略称は以下のとおりである。
TFMB: 4,4’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン
ODA: 4,4’-ジアミノジフェニルエーテル
4,4’-DDS: 4,4’-ジアミノジフェニルスルホン
m-TD: 2,2’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル
BAFL: 9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン
BAPB: 4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル
6FDA: 4,4’-(2,2-ヘキサフルオロイソプロピレン)ジフタル酸二無水物
PMDA-HS: 1R,2S,4S,5R-シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物
s-BPDA: 3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
BPADA: 5,5’-((プロパン2-2-ジイルビス(1,4-フェニレン))ビス(オキシ))ビス(イソベンゾフラン-1,3-ジオン)
CpODA: ノルボルナン-2-スピロ-α-シクロペンタノン-α’-スピロ-2”-ノルボルナン-5,5”,6,6”-テトラカルボン酸二無水物
CBDA:シクロブタンテトラカルボン酸二無水物
PPHT:N,N’-(1,4-フェニレン)ビス(1,3-ジオキソオクタヒドロイソベンゾフラン-5-カルボキシアミド)
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000026
〔合成例1〕
 窒素ガスで置換した反応容器中にTFMB 8.38g(26.2ミリモル)を入れ、N-メチル-2-ピロリドンを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が20質量%となる量の80.03gを加え、室温で30分間攪拌した。この溶液に6FDA 11.62g(26.2ミリモル)を徐々に加えた。室温で12時間撹拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。
〔合成例2〕
 窒素ガスで置換した反応容器中にODA 8.02g(40.0ミリモル)を入れ、N,N-ジメチルアセトアミドを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が17質量%となる量の83.04gを加え、室温で30分間攪拌した。この溶液にPMDA-HS 8.98g(40.0ミリモル)を徐々に加えた。室温で12時間撹拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。
〔合成例3〕
 窒素ガスで置換した反応容器中にTFMB 6.68g(20.8ミリモル)を入れ、N-メチル-2-ピロリドンを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が20質量%となる量の59.99gを加え、室温で30分間攪拌した。この溶液に6FDA 6.48g(14.6ミリモル)、s-BPDA 1.85g(6.3ミリモル)を徐々に加えた。室温で12時間撹拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。
〔合成例4〕
 窒素ガスで置換した反応容器中にTFMB 10.20g(31.9ミリモル)、4,4’-DDS 0.16g(0.6ミリモル)を入れ、N,N-ジメチルアセトアミドを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が20質量%となる量の80.02gを加え、室温で30分間攪拌した。この溶液にBPADA 0.17g(0.3ミリモル)、s-BPDA 9.47g(32.2ミリモル)を徐々に加えた。室温で12時間撹拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。
〔合成例5〕
 窒素ガスで置換した反応容器中にm-TD 10.93g(51.5ミリモル)を入れ、N-メチル-2-ピロリドンを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が22質量%となる量の78.01gを加え、室温で30分間攪拌した。この溶液にCpODA 1.98g(5.1ミリモル)、CBDA 9.88g(46.3ミリモル)を徐々に加えた。室温で12時間撹拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。
〔合成例6〕
 窒素ガスで置換した反応容器中にBAFL 13.55g(38.9ミリモル)、BAPB 33.44g(90.8ミリモル)を入れ、N-メチル-2-ピロリドンを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とカルボン酸成分の総和)が21質量%となる量の395.02gを加え、室温で30分間攪拌した。この溶液にCpODA 12.46g(32.4ミリモル)、PPHT 45.55g(97.2ミリモル)を徐々に加えた。室温で12時間撹拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。
〔実施例1〕
 メチルホスホン酸1.6mg(0.017ミリモル)とN-メチル-2-ピロリドン0.56gを反応容器に加え均一な溶液を得た。その溶液に合成例1で得られたポリアミック酸溶液30.17g(ポリアミック酸溶液中の総モノマー量は15.8ミリモル)加え、室温で12時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。仕込み量から計算すると、ポリイミドモノマー総量に対する、メチルホスホン酸の割合は0.11mol%である。
 このポリアミック酸溶液を、基材のガラス板上にスピンコーターにより塗布し、その塗膜を窒素雰囲気化にて昇温速度3℃/minにて30℃から350℃まで昇温し、350℃にて10分間加熱処理し、ガラス板上に厚さ10μmのポリイミドフィルムを形成した。剥離強度については、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体から、幅1インチ(25.4mm)の試験サンプルを作成して測定した。引張試験については、得られたポリイミドフィルム/ガラス積層体を水に浸漬した後、ポリイミドフィルムをガラス板から剥離し、乾燥した後、所定の大きさにカットして試験サンプルを作成して特性測定を行った。以下の例においても同様にして引張試験サンプルを作成して測定を行った。光学特性については、ポリイミドフィルム/ガラス積層体からポリイミドフィルムを機械的に剥離し、所定の大きさにカットして試験サンプルを作成して、測定をおこなった。以下の例においても同様であるが、剥離強度が高く機械的に剥離不可能な比較例については引張試験用サンプルの作成と同様にして測定サンプルを作成した。結果を表に示す。
〔実施例2〕
 メチルホスホン酸2.2mg(0.023ミリモル)とN-メチル-2-ピロリドン0.53gを反応容器に加え均一な溶液を得た。その溶液に合成例2で得られたポリアミック酸溶液30.00g(ポリアミック酸溶液中の総モノマー量は24.0ミリモル)加え、室温で12時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。仕込み量から計算すると、ポリイミドモノマー総量に対する、メチルホスホン酸の割合は0.10mol%である。
 このポリアミック酸溶液を、基材のガラス板上にスピンコーターにより塗布し、その塗膜を窒素雰囲気化にて昇温速度3℃/minにて30℃から350℃まで昇温し、350℃にて10分間加熱処理し、ガラス板上に厚さ10μmのポリイミドフィルムを形成した。得られたフィルムをガラス板から剥離して、各種特性の測定を行った。
〔実施例3〕
 メチルホスホン酸1.6mg(0.017ミリモル)とN-メチル-2-ピロリドン0.53gを反応容器に加え均一な溶液を得た。その溶液に合成例3で得られたポリアミック酸溶液 30.02g(ポリアミック酸溶液中の総モノマー量は16.7ミリモル)加え、室温で12時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。仕込み量から計算すると、ポリイミドモノマー総量に対する、メチルホスホン酸の割合は0.10mol%である。
 このポリアミック酸溶液を、基材のガラス板上にスピンコーターにより塗布し、その塗膜を窒素雰囲気化にて昇温速度3℃/minにて30℃から350℃まで昇温し、350℃にて10分間加熱処理し、ガラス板上に厚さ10μmのポリイミドフィルムを形成した。得られたフィルムをガラス板から剥離して、各種特性の測定を行った。
〔実施例4〕
 メチルホスホン酸1.9mg(0.020ミリモル)に合成例4で得られたポリアミック酸溶液29.99g(ポリアミック酸溶液中の総モノマー量は20.8ミリモル)加え、室温で12時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。仕込み量から計算すると、ポリイミドモノマー総量に対する、メチルホスホン酸の割合は0.10mol%である。
 このポリアミック酸溶液を、基材のガラス板上にスピンコーターにより塗布し、その塗膜を窒素雰囲気化にて昇温速度2.5℃/minにて30℃から70℃まで昇温し、70℃にて20分間保持、続いて昇温速度2.5℃/minにて70℃から120℃まで昇温し、120℃にて20分間保持、続いて昇温速度4.6℃/minにて120℃から300℃まで昇温し、300℃にて5分間加熱処理し、ガラス板上に厚さ10μmのポリイミドフィルムを形成した。得られたフィルムをガラス板から剥離して、各種特性の測定を行った。
〔実施例5〕
 メチルホスホン酸3.1mg(0.032ミリモル)に合成例5で得られたポリアミック酸溶液30.03g(ポリアミック酸溶液中の総モノマー量は30.9ミリモル)加え、室温で12時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。仕込み量から計算すると、ポリイミドモノマー総量に対する、メチルホスホン酸の割合は0.10mol%である。
 このポリアミック酸溶液を、基材のガラス板上にスピンコーターにより塗布し、その塗膜を窒素雰囲気化にて昇温速度3℃/minにて30℃から80℃まで昇温し、80℃にて30分間保持、続いて昇温速度3℃/minにて80℃から260℃まで昇温し、260℃にて10分間加熱処理し、ガラス板上に厚さ10μmのポリイミドフィルムを形成した。得られたフィルムをガラス板から剥離して、各種特性の測定を行った。
〔実施例6〕
 メチルホスホン酸1.9mg(0.020ミリモル)とN-メチル-2-ピロリドン0.60gを反応容器に加え均一な溶液を得た。その溶液に合成例6で得られたポリアミック酸溶液40.02g(ポリアミック酸溶液中の総モノマー量は20.8ミリモル)加え、室温で12時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。仕込み量から計算すると、ポリイミドモノマー総量に対する、メチルホスホン酸の割合は0.10mol%である。
 このポリアミック酸溶液を、基材のガラス板上にスピンコーターにより塗布し、その塗膜を窒素雰囲気化にて昇温速度5℃/minにて30℃から310℃まで昇温し、310℃にて20分間加熱処理し、ガラス板上に厚さ10μmのポリイミドフィルムを形成した。得られたフィルムをガラス板から剥離して、各種特性の測定を行った。
〔比較例1〕
 合成例6で得られたポリアミック酸溶液をそのまま用いた以外は、実施例6と同様にしてポリイミドフィルムを形成し、各種特性の測定を行った。但し、剥離試験については、試験サンプルを作ろうとしたが、ガラス板とポリイミドフィルムの密着力が大きく、フィルムの掴み部を作ることができず、測定できなかった。
〔比較例2〕
 メチルホスホン酸10mg(0.10ミリモル)とN-メチル-2-ピロリドン10.02gを反応容器に加え均一な溶液を得た。その溶液14.5mgに合成例6で得られたポリアミック酸溶液30.00g(ポリアミック酸溶液中の総モノマー量は15.6ミリモル)加え、室温で12時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。仕込み量から計算すると、ポリイミドモノマー総量に対する、メチルホスホン酸の割合は0.001mol%である。このポリアミック酸溶液を用いた以外は、実施例6と同様にしてポリイミドフィルムを形成し、各種特性の測定を行った。
〔実施例7〕
 メチルホスホン酸10mg(0.10ミリモル)とN-メチル-2-ピロリドン10.01gを反応容器に加え均一な溶液を得た。その溶液149.9mgに合成例6で得られたポリアミック酸溶液29.98g(ポリアミック酸溶液中の総モノマー量は15.5ミリモル)加え、室温で12時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。仕込み量から計算すると、ポリイミドモノマー総量に対する、メチルホスホン酸の割合は0.01mol%である。このポリアミック酸溶液を用いた以外は、実施例6と同様にしてポリイミドフィルムを形成し、各種特性の測定を行った。
〔実施例8〕
 メチルホスホン酸49.9mg(0.52ミリモル)とN-メチル-2-ピロリドン5.07gを反応容器に加え均一な溶液を得た。その溶液50.2mgに合成例6で得られたポリアミック酸溶液20.01g(ポリアミック酸溶液中の総モノマー量は10.4ミリモル)加え、室温で12時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。仕込み量から計算すると、ポリイミドモノマー総量に対する、メチルホスホン酸の割合は0.05mol%である。このポリアミック酸溶液を用いた以外は、実施例6と同様にしてポリイミドフィルムを形成し、各種特性の測定を行った。
〔実施例9〕
 メチルホスホン酸7.7mg(0.080ミリモル)とN-メチル-2-ピロリドン0.52gを反応容器に加え均一な溶液を得た。その溶液に合成例6で得られたポリアミック酸溶液30.14g(ポリアミック酸溶液中の総モノマー量は15.6ミリモル)加え、室温で12時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。仕込み量から計算すると、ポリイミドモノマー総量に対する、メチルホスホン酸の割合は0.5mol%である。このポリアミック酸溶液を用いた以外は、実施例6と同様にしてポリイミドフィルムを形成し、各種特性の測定を行った。
〔実施例10〕
 メチルホスホン酸12.0mg(0.13ミリモル)とN-メチル-2-ピロリドン0.50gを反応容器に加え均一な溶液を得た。その溶液に合成例6で得られたポリアミック酸溶液20.16g(ポリアミック酸溶液中の総モノマー量は10.5ミリモル)加え、室温で12時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。仕込み量から計算すると、ポリイミドモノマー総量に対する、メチルホスホン酸の割合は1.2mol%である。このポリアミック酸溶液を用いた以外は、実施例6と同様にしてポリイミドフィルムを形成し、各種特性の測定を行った。
〔比較例3〕
 メチルホスホン酸49.8mg(0.52ミリモル)とN-メチル-2-ピロリドン0.50gを反応容器に加え均一な溶液を得た。その溶液に合成例6で得られたポリアミック酸溶液20.03g(ポリアミック酸溶液中の総モノマー量は10.4ミリモル)加え、室温で12時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。仕込み量から計算すると、ポリイミドモノマー総量に対する、メチルホスホン酸の割合は5.0mol%である。このポリアミック酸溶液を用いた以外は、実施例6と同様にしてポリイミドフィルムを形成し、各種特性の測定を行った。但し、ガラス板とポリイミドフィルムの剥離強度が小さすぎて、剥離試験サンプル作成中に自然剥離した。
〔実施例11〕
 リン酸2.4mg(0.021ミリモル)とN-メチル-2-ピロリドン0.60gを反応容器に加え均一な溶液を得た。その溶液に合成例6で得られたポリアミック酸溶液43.29g(ポリアミック酸溶液中の総モノマー量は22.4ミリモル)加え、室温で12時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。仕込み量から計算すると、ポリイミドモノマー総量に対する、リン酸の割合は0.09mol%である。このポリアミック酸溶液を用いた以外は、実施例6と同様にしてポリイミドフィルムを形成し、各種特性の測定を行った。
〔実施例12〕
 リン酸9.2mg(0.080ミリモル)とN-メチル-2-ピロリドン0.51gを反応容器に加え均一な溶液を得た。その溶液に合成例6で得られたポリアミック酸溶液30.00g(ポリアミック酸溶液中の総モノマー量は15.6ミリモル)加え、室温で12時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。仕込み量から計算すると、ポリイミドモノマー総量に対する、リン酸の割合は0.51mol%である。このポリアミック酸溶液を用いた以外は、実施例6と同様にしてポリイミドフィルムを形成し、各種特性の測定を行った。
〔実施例13〕
 リン酸12.2mg(0.106ミリモル)とN-メチル-2-ピロリドン0.53gを反応容器に加え均一な溶液を得た。その溶液に合成例6で得られたポリアミック酸溶液19.99g(ポリアミック酸溶液中の総モノマー量は10.4ミリモル)加え、室温で12時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。仕込み量から計算すると、ポリイミドモノマー総量に対する、リン酸の割合は1.0mol%である。このポリアミック酸溶液を用いた以外は、実施例6と同様にしてポリイミドフィルムを形成し、各種特性の測定を行った。
〔実施例14〕
 リン酸トリブチル4.5mg(0.017ミリモル)とN-メチル-2-ピロリドン0.60gを反応容器に加え均一な溶液を得た。その溶液に合成例6で得られたポリアミック酸溶液35.96g(ポリアミック酸溶液中の総モノマー量は18.6ミリモル)加え、室温で12時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。仕込み量から計算すると、ポリイミドモノマー総量に対する、リン酸トリブチルの割合は0.09mol%である。このポリアミック酸溶液を用いた以外は、実施例6と同様にしてポリイミドフィルムを形成し、各種特性の測定を行った。
〔実施例15〕
 リン酸トリブチル32.7mg(0.123ミリモル)とN-メチル-2-ピロリドン0.50gを反応容器に加え均一な溶液を得た。その溶液に合成例6で得られたポリアミック酸溶液20.06g(ポリアミック酸溶液中の総モノマー量は10.4ミリモル)加え、室温で12時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。仕込み量から計算すると、ポリイミドモノマー総量に対する、リン酸トリブチルの割合は1.2mol%である。このポリアミック酸溶液を用いた以外は、実施例6と同様にしてポリイミドフィルムを形成し、各種特性の測定を行った。
〔実施例16〕
 ジフェニルホスフィン酸4.4mg(0.0201ミリモル)とN-メチル-2-ピロリドン0.61gを反応容器に加え均一な溶液を得た。その溶液に合成例6で得られたポリアミック酸溶液40.11g(ポリアミック酸溶液中の総モノマー量は20.8ミリモル)加え、室温で12時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。仕込み量から計算すると、ポリイミドモノマー総量に対する、ジフェニルホスフィン酸の割合は0.10mol%である。このポリアミック酸溶液を用いた以外は、実施例6と同様にしてポリイミドフィルムを形成し、各種特性の測定を行った。
〔比較例4〕
 メチルホスホン酸ジエチル3.5mg(0.023ミリモル)とN-メチル-2-ピロリドン0.61gを反応容器に加え均一な溶液を得た。その溶液に合成例6で得られたポリアミック酸溶液40.06g(ポリアミック酸溶液中の総モノマー量は20.8ミリモル)加え、室温で12時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。仕込み量から計算すると、ポリイミドモノマー総量に対する、メチルホスホン酸ジエチルの割合は0.11mol%である。このポリアミック酸溶液を用いた以外は、実施例6と同様にしてポリイミドフィルムを形成し、各種特性の測定を行った。
〔比較例5〕
 トリブチルホスフィンオキシド4.6mg(0.021ミリモル)とN-メチル-2-ピロリドン0.79gを反応容器に加え均一な溶液を得た。その溶液に合成例6で得られたポリアミック酸溶液39.97g(ポリアミック酸溶液中の総モノマー量は20.7ミリモル)加え、室温で12時間攪拌し、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液を得た。仕込み量から計算すると、ポリイミドモノマー総量に対する、トリブチルホスフィンオキシドの割合は0.10mol%である。このポリアミック酸溶液を用いた以外は、実施例6と同様にしてポリイミドフィルムを形成し、各種特性の測定を行った。
〔比較例6~9〕
 合成例1~3、5で得られたポリアミック酸溶液をそのまま用いた以外は、実施例6と同様にしてポリイミドフィルムを形成し、各種特性の測定を行った。
 実施例および比較例の組成、および得られたフィルムについてb、剥離特性、400nm透過率の測定結果を表3~7に示し、実施例についてはさらにフィルム物性を測定し、その結果を表8~10に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000027
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000028
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000029
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000030
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000031
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000032
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000033
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000034
 本発明は、フレキシブル電子デバイス、例えば液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、および電子ペーパー等の表示デバイス、太陽電池およびCMOS等の受光デバイスの製造に好適に適用することができる。

Claims (17)

  1.  ポリイミド前駆体、
     前記ポリイミド前駆体の総モノマー単位に対して0.001モル%超且つ5モル%未満の量の、P(=O)OH構造またはP(=O)OR(式中、Rは炭素数4以上のアルキル基)構造を有するリン化合物、および
     溶媒
    を含有することを特徴とするポリイミド前駆体組成物(但し、次の条件(A)を満足する。)。
    (A)前記ポリイミド前駆体は、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とp-フェニレンジアミンのみから得られるポリイミド前駆体ではない。
  2.  前記リン化合物の含有量が、前記ポリイミド前駆体の総モノマー単位に対して0.01モル%以上の量である、請求項1に記載の組成物。
  3.  前記リン化合物が、Pに直接結合したアリール基を有する化合物を含まない、請求項1または2に記載の組成物。
  4.  前記リン化合物の分子量が400未満である、請求項1~3のいずれか1項に記載の組成物。
  5.  前記ポリイミド前駆体が、下記一般式(I)で表される構造および一般式(I)中のアミド構造の少なくとも1つがイミド化された構造から選ばれる繰り返し単位を含むことを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (一般式I中、Xは4価の脂肪族基または芳香族基であり、Yは2価の脂肪族基または芳香族基であり、RおよびRは互いに独立して、水素原子、炭素数1~6のアルキル基または炭素数3~9のアルキルシリル基である。)
  6.  Xが脂環構造を有する4価の基であり、Yが脂環構造を有する2価の基である一般式(I)で表される繰り返し単位の含有量が、全繰り返し単位に対して、50モル%以下であることを特徴とする請求項5に記載の組成物。
  7.  一般式(I)中のXが芳香族環を有する4価の基であり、Yが芳香族環を有する2価の基であることを特徴とする請求項5に記載の組成物。
  8.  一般式(I)中のXが脂環構造を有する4価の基であり、Yが芳香族環を有する2価の基であることを特徴とする請求項5に記載の組成物。
  9.  一般式(I)中のXが芳香族環を有する4価の基であり、Yが脂環構造を有する2価の基であることを特徴とする請求項5に記載の組成物。
  10.  一般式(I)のXが脂環構造を有する4価の基である繰り返し単位を全繰り返し単位中の60%超の割合で含有すること(但し、Xが脂環構造を有する4価の基であり且つYが脂環構造を有する2価の基である一般式(I)で表される繰り返し単位の含有量は、全繰り返し単位に対して、50モル%以下である)を特徴とする請求項5に記載の組成物。
  11.  (a)ポリイミド前駆体、P(=O)OH構造またはP(=O)OR(式中、Rは炭素数4以上のアルキル基)構造を有するリン化合物および溶媒を含有するポリイミド前駆体組成物を、基材上に塗布する工程、
     (b)前記基材上で前記ポリイミド前駆体を加熱処理し、前記基材上にポリイミドフィルムが積層された積層体を製造する工程、
     (c)前記積層体のポリイミドフィルム上に、導電体層および半導体層から選ばれる少なくとも1つの層を形成する工程、および
     (d)前記基材と前記ポリイミドフィルムとを、外力によって剥離する工程
    を有するフレキシブル電子デバイスの製造方法。
  12.  前記ポリイミド前駆体組成物が、請求項1~10のいずれか1項に記載ポリイミド前駆体組成物であることを特徴とする請求項11に記載の製造方法。
  13.  前記基材が、ガラス板である請求項11または12に記載の製造方法。
  14.  前記基材と前記ポリイミドフィルムを剥離する工程において、レーザ照射を行わないことを特徴とする請求項11~13のいずれか1項に記載の製造方法。
  15.  基材とこの基材に形成されたポリイミドフィルムとを有する積層体の、前記基材とポリイミドフィルムの間の剥離強度を低下させる方法であって、
     前記ポリイミドフィルム形成のためのポリイミド前駆体組成物が、P(=O)OH構造またはP(=O)OR(式中、Rは炭素数4以上のアルキル基)構造を有するリン化合物を含有することを特徴とする、積層体の剥離強度低下方法。
  16.  前記ポリイミド前駆体組成物が、請求項1~10のいずれか1項に記載ポリイミド前駆体組成物であることを特徴とする請求項15に記載の方法。
  17.  前記基材が、ガラス板である請求項15または16に記載の方法。
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