JP2021534275A - Polyimide film and flexible devices using it - Google Patents
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Abstract
本発明は、DDSとアミン末端メチルフェニルシロキサンオリゴマーとを含むジアミン及び2種以上のテトラカルボン酸二無水物を重合成分として製造されたポリアミド酸から製造され、ポリイミドフィルム内の気孔の分布率を1%以下に調節するか/調節し、相分離ドメインの平均サイズを10nm以下に調節することにより、LTPS工程のような高温の工程でも、LTPS薄膜層にクラックのような機械的欠陥が発生しないフレキシブルデバイスを提供することができる。The present invention is produced from a diamine containing DDS and an amine-terminated methylphenylsiloxane oligomer and a polyamic acid produced by using two or more kinds of tetracarboxylic acid dianhydrides as polymerization components, and the distribution rate of pores in the polyimide film is 1. By adjusting / adjusting to% or less and adjusting the average size of the phase separation domain to 10 nm or less, flexible that mechanical defects such as cracks do not occur in the LTPS thin film layer even in a high temperature process such as the LTPS process. Devices can be provided.
Description
本願は、2018年8月20日付の大韓民国特許出願10−2018−0096802号及び10−2018−0096803号と2019年8月16日付の大韓民国特許出願10−2019−0100199号とに基づいた優先権の利益を主張し、当該大韓民国特許出願の文献に開示されたあらゆる内容は、本明細書の一部として含まれる。 This application has priority based on the Republic of Korea Patent Application Nos. 10-2018-9096802 and 10-2018-9096803 dated August 20, 2018 and the Republic of Korea Patent Application No. 10-2019-010019 dated August 16, 2019. Any content claimed for benefit and disclosed in the literature of the Republic of Korea patent application is included as part of this specification.
本発明は、高温工程での耐熱性に優れたポリイミドフィルム及びそれを用いたフレキシブルデバイスに関する。 The present invention relates to a polyimide film having excellent heat resistance in a high temperature process and a flexible device using the polyimide film.
最近、ディスプレイ分野で製品の軽量化及び小型化が重要視されている。ガラス基板の場合、重くてよく割れてしまい、連続工程が困難であるという限界があるために、ガラス基板を代替して、軽くて柔軟であり、連続工程が可能な長所を有するプラスチック基板を携帯電話、ノート型パソコン、PDAなどに適用するための研究が活発に進められている。 Recently, in the display field, weight reduction and miniaturization of products have been emphasized. In the case of a glass substrate, it is heavy and often cracks, and there is a limit that continuous processes are difficult. Research is being actively pursued for application to telephones, notebook computers, PDAs, and the like.
特に、ポリイミド(PI)樹脂は、合成が容易であり、薄膜フィルムを作ることができ、硬化のための架橋基が不要であるという長所を有しており、最近、電子製品の軽量及び精密化の現象によって、LCD、PDPなど半導体材料に集積化素材として多く適用されている。また、軽くて柔軟な性質を有するフレキシブルディスプレイ基板(flexible plastic display board)にPI樹脂を使用しようとする研究が活発に進められている。 In particular, polyimide (PI) resin has the advantages that it is easy to synthesize, can form a thin film, and does not require a cross-linking group for curing. Recently, the weight and precision of electronic products have been improved. Due to this phenomenon, it is often applied as an integrated material to semiconductor materials such as LCDs and PDPs. Further, research on using PI resin for a flexible display substrate (flexible plastic display board) having a light and flexible property is being actively promoted.
ポリイミド樹脂をフィルム化して製造したものが、ポリイミド(PI)フィルムであり、一般的に、ポリイミドフィルムは、芳香族ジアンヒドリドと芳香族ジアミンまたは芳香族ジイソシアネートとを溶液重合してポリアミド酸誘導体溶液を製造した後、それをシリコンウェーハやガラスなどにコーティングし、熱処理によって硬化(イミド化)させる方法で製造される。 A polyimide (PI) film is produced by forming a polyimide resin into a film. Generally, a polyimide film is obtained by solution polymerization of aromatic dianhydride and aromatic diamine or aromatic diisocyanate to obtain a polyamic acid derivative solution. After manufacturing, it is manufactured by coating it on a silicon wafer, glass, etc. and curing (imidizing) it by heat treatment.
高温工程を伴うフレキシブルデバイスは、高温での耐熱性が要求されるが、特に、LTPS(low temperature polysilicon)工程を使用するOLED(organic light emitting diode)デバイスの場合、工程温度が500℃に近接する。しかし、このような温度では、耐熱性に優れたポリイミドであっても、加水分解による熱分解が起こりやすい。したがって、フレキシブルデバイスの製造のためには、優れた耐熱性を示すことができるポリイミドフィルムの開発が必要である。 Flexible devices with a high temperature process are required to have heat resistance at a high temperature, but in particular, in the case of an OLED (organic light emitting diode) device using an LTPS (low temperature temperature polysilicon) process, the process temperature is close to 500 ° C. .. However, at such a temperature, even a polyimide having excellent heat resistance is likely to undergo thermal decomposition due to hydrolysis. Therefore, in order to manufacture a flexible device, it is necessary to develop a polyimide film capable of exhibiting excellent heat resistance.
本発明が解決しようとする課題は、高温での耐熱性が向上したポリイミドフィルムを提供するところにある。 An object to be solved by the present invention is to provide a polyimide film having improved heat resistance at high temperatures.
本発明が解決しようとする他の課題は、前記ポリイミドフィルムを用いるフレキシブルデバイス及びその製造工程を提供するところにある。 Another problem to be solved by the present invention is to provide a flexible device using the polyimide film and a manufacturing process thereof.
本発明の課題を解決するために、下記化学式1の構造を有するジアミンとアミン末端メチルフェニルシロキサンオリゴマーとを含むジアミン成分;及び2種以上のテトラカルボン酸二無水物を含む二無水物成分;を含む重合成分の重合及びイミド化生成物を含むポリイミドフィルムであって、フィルム内の気孔(pore)の分布率が、1%以下であるポリイミドフィルムを提供する:
In order to solve the problem of the present invention, a diamine component containing a diamine having the structure of the following
[化学式1]
また、本発明は、前記化学式1の構造を有するジアミンとアミン末端メチルフェニルシロキサンオリゴマーとを含むジアミン成分;及び2種以上のテトラカルボン酸二無水物を含む二無水物成分;を含む重合成分の重合及びイミド化生成物を含むポリイミドフィルムであって、前記化学式1のジアミン由来のポリイミドマトリックスに前記アミン末端メチルフェニルシロキサンオリゴマー由来の複数個のドメインが分散されており、前記複数個のドメインの平均サイズが、10nm以下であるポリイミドフィルムを提供する。
Further, the present invention comprises a diamine component containing a diamine having the structure of the
一実施例によれば、前記アミン末端メチルフェニルシロキサンオリゴマーは、下記化学式2の構造を有するものである。
According to one embodiment, the amine-terminated methylphenylsiloxane oligomer has the structure of the following
[化学式2]
前記式において、p及びqは、モル分率であって、p+q=100である時、pは、70〜90、qは、10〜30である。 In the above formula, p and q are mole fractions, where p is 70 to 90 and q is 10 to 30 when p + q = 100.
一実施例によれば、前記二無水物成分は、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(biphenyltetracarboxylic dianhydride、BPDA)及びピロメリット酸二無水物(pyromellitic dianhydride、PMDA)を含むものである。 According to one example, the dianhydride component comprises biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA) and pyromellitic dianhydride (PMDA).
一実施例によれば、前記二無水物成分は、BPDAとPMDAとを6:4〜8:2のmol比で含むものである。 According to one embodiment, the dianhydride component contains BPDA and PMDA in a mol ratio of 6: 4 to 8: 2.
一実施例によれば、前記重合成分は、全体重合成分の総重量を基準に前記アミン末端メチルフェニルシロキサンオリゴマーを5〜30重量%含みうる。 According to one embodiment, the polymerization component may contain 5 to 30% by weight of the amine-terminated methylphenylsiloxane oligomer based on the total weight of the total polymerization component.
一実施例によれば、前記重合成分は、全体ジアミン成分を基準に前記アミン末端メチルフェニルシロキサンオリゴマーを1〜10mol%含みうる。 According to one embodiment, the polymerization component may contain 1 to 10 mol% of the amine-terminated methylphenylsiloxane oligomer based on the total diamine component.
一実施例によれば、前記ポリイミドフィルムのモジュラスが、2.2GPa以下であり、延伸率が、20%以上である。 According to one embodiment, the modulus of the polyimide film is 2.2 GPa or less, and the draw ratio is 20% or more.
一実施例によれば、前記ポリイミドフィルムのガラス転移温度(Tg)が、230℃以上である。 According to one embodiment, the glass transition temperature (Tg) of the polyimide film is 230 ° C. or higher.
本発明は、また、前記ポリイミドフィルムを含むフレキシブルデバイスを提供する。 The present invention also provides a flexible device including the polyimide film.
本発明は、また、前記化学式1のジアミン及びアミン末端メチルフェニルシロキサンオリゴマーを含むジアミン成分と、2種以上のテトラカルボン酸二無水物を含む二無水物成分と、を反応させてポリイミド前駆体組成物を製造する段階;製造されたポリイミド前駆体組成物をキャリア基板上に塗布する段階;前記ポリイミド前駆体組成物を加熱してイミド化することにより、ポリイミドフィルムを形成する段階;前記ポリイミドフィルム上に素子を形成する段階;及び前記素子が形成されたポリイミドフィルムを前記キャリア基板から剥離する段階;を含むフレキシブルデバイスの製造工程を提供する。
The present invention also reacts a diamine component containing the diamine of the
一実施例によれば、前記製造工程が、LTPS(低温ポリシリコン)薄膜製造工程、ITO薄膜製造工程またはOxide薄膜製造工程からなるグループから選択される1つ以上の工程を含みうる。 According to one embodiment, the manufacturing process may include one or more steps selected from the group consisting of LTPS (low temperature polysilicon) thin film manufacturing steps, ITO thin film manufacturing steps or Oxide thin film manufacturing steps.
本発明は、ジアミノジフェニルスルホン(diaminodiphenyl sulfone、DDS)及びアミン末端メチルフェニルシロキサンオリゴマーを含むジアミンと、2種以上のテトラカルボン酸二無水物を重合成分として、ポリイミドフィルム内の気孔分布率を1%以下に調節するか/調節し、相分離ドメインのサイズを10nm以下に調節することにより、LTPS工程、ITO工程またはOxide工程のような高温の工程で形成される無機膜にクラックのような機械的欠陥が発生しないフレキシブルデバイスを提供することができる。 In the present invention, a diamine containing diaminodiphenyl sulfone (DDS) and an amine-terminated methylphenylsiloxane oligomer and two or more kinds of tetracarboxylic acid dianhydrides are used as polymerization components, and the pore distribution rate in the polyimide film is 1%. By adjusting / adjusting to the following and adjusting the size of the phase separation domain to 10 nm or less, the inorganic film formed in a high temperature process such as a LTPS step, an ITO step or an Oxide step is mechanically cracked. It is possible to provide a flexible device that does not generate defects.
本発明は、多様な変換を加え、さまざまな実施例を有することができるので、特定実施例を図面に例示し、詳細な説明で詳細に説明する。しかし、これは、本発明を特定の実施形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる、あらゆる変換、均等物または代替物を含むものと理解しなければならない。本発明を説明するに当って、関連した公知技術についての具体的な説明が、本発明の要旨を不明にする恐れがあると判断される場合、その詳細な説明を省略する。 Since the present invention can be subjected to various transformations and have various examples, specific examples will be illustrated in the drawings and described in detail with detailed description. However, this is not intended to limit the invention to any particular embodiment, but must be understood to include any transformations, equivalents or alternatives contained within the ideas and technical scope of the invention. It doesn't become. In explaining the present invention, if it is determined that a specific description of the related publicly known technique may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
本明細書において、あらゆる化合物または有機基は、特別な言及がない限り、置換または非置換のものである。ここで、「置換」とは、化合物または有機基に含まれた少なくとも1つの水素がハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、炭素数3〜30のシクロアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、ヒドロキシ基、炭素数1〜10のアルコキシ基、カルボン酸基、アルデヒド基、エポキシ基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、スルホン酸基、及びこれらの誘導体からなる群から選択される置換基で置き換えられたものを意味する。 As used herein, any compound or organic group is substituted or unsubstituted, unless otherwise specified. Here, "substitution" means that at least one hydrogen contained in the compound or organic group is a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkyl halide group, a cycloalkyl group having 3 to 30 carbon atoms, and carbon. A group consisting of an aryl group having 6 to 30 groups, a hydroxy group, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a carboxylic acid group, an aldehyde group, an epoxy group, a cyano group, a nitro group, an amino group, a sulfonic acid group, and derivatives thereof. Means replaced with a substituent selected from.
本発明の一様態によれば、下記化学式1の化合物及び両末端アミン変性ジメチルシロキサン(DMS)−ジフェニルシロキサン(DPS)オリゴマーを含むジアミン成分;及び2種以上のテトラカルボン酸二無水物を含む二無水物成分;を含む重合成分の重合及び硬化生成物を含むポリイミドフィルムであって、フィルム内の気孔分布率が、1%以下であるポリイミドフィルムを提供する。
According to the uniformity of the present invention, a diamine component containing the compound of the following
[化学式1]
本発明の他の様態によれば、前記化学式1の化合物及び両末端アミン変性ジメチルシロキサン(DMS)−ジフェニルシロキサン(DPS)オリゴマーを含むジアミン成分;及び2種以上のテトラカルボン酸二無水物を含む二無水物成分;を含む重合成分の重合及び硬化生成物を含むポリイミドフィルムであって、前記化学式1のジアミン由来のポリイミドマトリックスに前記アミン末端メチルフェニルシロキサンオリゴマー由来の複数個のドメインが分散されており、前記複数個のドメインの平均サイズが、10nm以下であるポリイミドフィルムを提供する。
According to another aspect of the present invention, a diamine component containing the compound of the
前記化学式1で示す化合物は、例えば、4,4−(ジアミノジフェニル)スルホン(以下、4,4−DDS)、3,4−(ジアミノジフェニル)スルホン(3,4−DDS)、及び3,3−(ジアミノジフェニル)スルホン(3,3−DDS)からなる群から選択される1つ以上である。
The compounds represented by the
本発明は、ポリアミド酸の製造において、重合成分としてアミン末端メチルフェニルシロキサンオリゴマーと共に化学式1のDDSを使用することにより、シロキサンオリゴマー構造を含むポリイミドフィルム製造の工程時に発生する気孔の比率を著しく減少させうる。ポリイミドフィルムに形成された気孔は、引き続きポリイミドフィルム上に形成される無機膜のクラック(crack)を発生させて望ましくない。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention significantly reduces the ratio of pores generated during the process of producing a polyimide film containing a siloxane oligomer structure by using DDS of
アミン末端メチルフェニルシロキサンオリゴマー構造を含むポリイミドフィルムの製造工程において、高温硬化工程時に、シロキサンオリゴマー構造の鎖の切れと再配列とが発生し、このような過程によってポリイミドフィルムの内部に気孔が発生する恐れがある。この際、モジュラスが高い構造を有するポリイミド、すなわち、剛直な(rigid)構造を有するポリイミドでは、高温での流動性(mobility)が高くなくて、前記過程から発生した気孔がフィルムの内部に残って、フィルム内の気孔の比率が高くなる。一方、本発明によるポリイミドフィルムは、DDSのように柔軟な構造を含むジアミンを使用することにより、高温での流動性が高くて、気孔がフィルムの形成過程で外部に抜け出ることができ、これにより、結果として、フィルムの内部に存在する気孔の比率が著しく減少する。 In the process of manufacturing a polyimide film containing an amine-terminated methylphenylsiloxane oligomer structure, chain breakage and rearrangement of the siloxane oligomer structure occur during the high-temperature curing step, and pores are generated inside the polyimide film by such a process. There is a fear. At this time, in the polyimide having a structure having a high modulus, that is, the polyimide having a rigid structure, the mobility at a high temperature is not high, and the pores generated from the above process remain inside the film. , The ratio of pores in the film increases. On the other hand, the polyimide film according to the present invention has high fluidity at high temperature by using a diamine containing a flexible structure like DDS, and pores can escape to the outside in the process of forming the film. As a result, the proportion of pores present inside the film is significantly reduced.
この際、気孔分布率は、次のように測定されるものである。 At this time, the stomatal distribution rate is measured as follows.
ポリイミドフィルムをFIB−SEMで100,000倍率で測定されたイメージ(image)を100mmX80mmに固定した後、2mmX2mmに区域を細分化して、全体領域(総2000個の領域)を基準に気孔が存在する領域の比率で測定する。図1に、FIB−SEMイメージを利用した気孔分布率の測定方法を示した。 After fixing the image of the polyimide film measured by FIB-SEM at 100,000 magnification to 100 mm x 80 mm, the area is subdivided into 2 mm x 2 mm, and pores are present based on the entire area (2000 areas in total). Measure by region ratio. FIG. 1 shows a method for measuring the stomatal distribution rate using a FIB-SEM image.
例えば、気孔が存在する領域が2個(2ea)が存在する場合、気孔分布率は、次の通りである。 For example, when there are two regions (2ea) in which pores exist, the pore distribution ratio is as follows.
気孔分布率(%)=2/2000x100=0.1% Pore distribution rate (%) = 2/2000x100 = 0.1%
アミン末端メチルフェニルシロキサンオリゴマーのようなシロキサン構造を含むポリイミド鎖は、極性を示すことができるために、シロキサン構造を含まないポリイミド鎖と極性の差による相分離が発生し、これにより、シロキサン構造がポリイミドマトリックスに不均一に分布される。この場合には、シロキサン構造によるポリイミドの強度の向上及びストレス緩和のような物性の向上効果を奏し得ず、かつ相分離によってヘイズが増加して、フィルムの透明性が低下する。特に、シロキサンオリゴマー構造を含むジアミンが高分子量を有する場合に、これにより製造されたポリイミド鎖は、その極性がさらに克明に表われて、ポリイミド鎖間の相分離現象がより克明に表われる。このような問題を避けるために、低分子量のシロキサンオリゴマーを使用する場合には、ストレス緩和などの効果を得るためには、多量のシロキサンオリゴマーを添加しなければならないが、この場合には、低い温度でTgが発生するなどの問題が発生して、ポリイミドフィルムの物理的特性が低下する。 Since a polyimide chain containing a siloxane structure such as an amine-terminated methylphenylsiloxane oligomer can exhibit polarity, phase separation occurs due to the difference in polarity from the polyimide chain that does not contain a siloxane structure, whereby the siloxane structure is formed. It is unevenly distributed in the polyimide matrix. In this case, the siloxane structure cannot improve the strength of the polyimide and the effect of improving the physical properties such as stress relief, and the haze increases due to the phase separation, and the transparency of the film decreases. In particular, when the diamine containing the siloxane oligomer structure has a high molecular weight, the polarity of the polyimide chain produced thereby is more clearly shown, and the phase separation phenomenon between the polyimide chains is more clearly shown. In order to avoid such a problem, when a low molecular weight siloxane oligomer is used, a large amount of siloxane oligomer must be added in order to obtain an effect such as stress relief, but in this case, it is low. Problems such as Tg generation at temperature occur, and the physical properties of the polyimide film deteriorate.
これにより、本発明は、アミン末端メチルフェニルシロキサンオリゴマーと共に化学式1のジアミンを使用することにより、ポリイミドマトリックスに相分離なしにより均一にシロキサンオリゴマー構造が分布される。
Thereby, in the present invention, by using the diamine of
本発明の一様態によれば、このようなアミン末端メチルフェニルシロキサン由来の構造を含むポリイミドによって発生する相分離ドメインの平均サイズを10nm以下に調節したポリイミドフィルムを提供する。この際、相分離ドメインとは、ポリイミドマトリックス内に分布されているアミン末端メチルフェニルシロキサンドメインを意味する。このような相分離ドメインのサイズは、ポリイミドのFIB−SEMイメージで当該領域を取り囲む白色の円の最大直径を意味するものである。 According to the uniformity of the present invention, there is provided a polyimide film in which the average size of the phase-separated domain generated by the polyimide containing such a structure derived from amine-terminated methylphenylsiloxane is adjusted to 10 nm or less. At this time, the phase-separated domain means an amine-terminated methylphenylsiloxane domain distributed in the polyimide matrix. The size of such a phase-separated domain means the maximum diameter of the white circle surrounding the region in the FIB-SEM image of polyimide.
本発明によるポリイミドフィルムで前記相分離ドメインの平均サイズは、10nm以下であり、例えば、1〜10nmの非常に小さなサイズの相分離ドメイン、すなわち、アミン末端メチルフェニルシロキサン由来のドメインを示す。ポリイミドフィルムにおいて、このような相分離のサイズが10nm以下であるために、連続相を有することができ、これにより、耐熱性と機械的物性とを保持しながら残留応力を最小化することができる。このような連続相を有さない場合には、残留応力の減少効果はあるが、耐熱性と機械的物性とが著しく減少して、工程に利用しにくい。 In the polyimide film according to the present invention, the average size of the phase-separated domain is 10 nm or less, and indicates, for example, a phase-separated domain having a very small size of 1 to 10 nm, that is, a domain derived from an amine-terminated methylphenylsiloxane. Since the size of such phase separation is 10 nm or less in the polyimide film, it is possible to have a continuous phase, whereby residual stress can be minimized while maintaining heat resistance and mechanical properties. .. When it does not have such a continuous phase, it has an effect of reducing residual stress, but heat resistance and mechanical properties are remarkably reduced, and it is difficult to use it in a process.
アミン末端メチルフェニルシロキサン構造を含む部分(ドメイン)は、ポリイミドマトリックス内に連続相で連結されていることが望ましいが、ここで、連続相とは、ナノサイズのドメインがポリイミドマトリックス内に均一に分布している形状を意味する。 It is desirable that the portion (domain) containing the amine-terminated methylphenylsiloxane structure is linked in the polyimide matrix in a continuous phase. Here, the continuous phase means that nano-sized domains are uniformly distributed in the polyimide matrix. It means the shape of the shape.
したがって、本発明は、ポリアミド酸の製造において、重合成分としてアミン末端メチルフェニルシロキサンオリゴマーと共に化学式1のDDSを使用することにより、アミン末端メチルフェニルシロキサンによる相分離が表われるが、その平均サイズが10nm以下に非常に小さくなり、相分離ドメインがポリイミドマトリックス内に均一に分布されて、相分離によって表われる問題点を減少させうる。例えば、相分離によって表われるヘイズの発生を減少させ、これよりさらに透明な特性を有するポリイミドが得られる。また、アミン末端メチルフェニルシロキサン構造が連続相で存在するので、ポリイミドの機械的強度及びストレス緩和効果を向上させる。このような特性によって、本発明によるポリイミドフィルムは、光学的特性だけではなく、コーティング硬化後、基板が曲がる程度が減少して平らなポリイミドフィルムを提供することができる。
Therefore, in the present invention, by using DDS of
前記ポリイミドフィルムに含まれた相分離ドメインの分布率は、ポリイミドフィルム内に約25〜60%であり、望ましくは、50%以下または40%以下である。 The distribution ratio of the phase-separated domain contained in the polyimide film is about 25 to 60% in the polyimide film, preferably 50% or less or 40% or less.
この際、前記相分離ドメインの分布率は、図2に示したように、FIB−SEMで分析した100,000倍率のイメージを100mmX70mmに固定した後、2mmX2mmに区域を細分化し、それぞれをホワイト(white)またはブラック(black)領域に区分した後、全体領域のうちからホワイト領域の比率を計算する方式で計算される。 At this time, as shown in FIG. 2, the distribution ratio of the phase-separated domain was determined by fixing the image of 100,000 magnification analyzed by FIB-SEM to 100 mm × 70 mm, subdividing the area into 2 mm × 2 mm, and whitening each of them. After dividing into a white) or black area, it is calculated by a method of calculating the ratio of the white area from the entire area.
例えば、全体領域が1750個であり、ホワイト領域が650個である場合、 For example, if the total area is 1750 and the white area is 650,
相分離ドメイン分布率%=(650/1750)x100=32%と計算される。 The phase separation domain distribution rate is calculated as% = (650/1750) x 100 = 32%.
ポリイミドフィルムにおいて、前記のように測定された相分離分布率が25%以下である場合には、残留応力が高くて、TFT工程時に、基板の反りが発生し、60%以上である場合、過度な相分離によるTg低下及び白濁(ヘイズ)現象が表われる。 In the polyimide film, when the phase separation distribution ratio measured as described above is 25% or less, the residual stress is high, warping of the substrate occurs during the TFT process, and when it is 60% or more, it is excessive. A decrease in Tg and a white turbidity (haze) phenomenon appear due to phase separation.
一実施例によれば、前記アミン末端メチルフェニルシロキサンオリゴマーは、下記化学式2の構造を有するものである。
According to one embodiment, the amine-terminated methylphenylsiloxane oligomer has the structure of the following
[化学式2]
前記式において、p及びqは、モル分率であって、p+q=100である時、pは、70〜90、qは、10〜30である。 In the above formula, p and q are mole fractions, where p is 70 to 90 and q is 10 to 30 when p + q = 100.
一実施例によれば、前記化学式2のジアミンは、ポリイミド共重合体の全体固形分、すなわち、ポリイミド樹脂前駆体の重量または前記重合成分(ジアミン成分及び酸二無水物成分)の総重量に対して5〜30重量%であり、望ましくは、10〜25重量%、より望ましくは、10〜20重量%添加されるものでもある。
According to one embodiment, the diamine of the
前記化学式2の構造を含むジアミンが過多に添加されれば、ポリイミドのモジュラス(modulus)のような機械的特性が低下し、膜の強度が減少することにより、工程上でフィルムが破れるなどの物理的損傷が発生する恐れがある。また、化学式2の構造を有するジアミンが過多に添加される場合、前記シロキサン構造を有する高分子由来のTgが表われ、これから、350℃以下の低い工程温度でTgが表われて、350℃以上の無機膜蒸着工程時に、高分子の流動現象によってフィルム表面にしわが発生して、無機膜が割れる現象が発生する恐れがある。
If a diamine containing the structure of the
前記化学式2の構造を有するジアミン化合物の分子量は、4000g/mol以上でもある。一実施例によれば、前記分子量は、5000g/mol以下、または4500g/mol以下でもある。ここで、分子量は、重量平均分子量を意味し、分子量の計算は、NMR分析または酸塩基適正法を使用してアミン当量を計算する方式を使用することができる。
The molecular weight of the diamine compound having the structure of the
前記化学式2の構造を含むシロキサンオリゴマーの分子量が4000g/mol未満である場合には、耐熱性が低下し、例えば、製造されたポリイミドのガラス転移温度(Tg)が低下するか、熱膨張係数が過度に増加する。
When the molecular weight of the siloxane oligomer containing the structure of the
一実施例によれば、前記化学式2の構造を含む両末端ジアミン変性シロキサンオリゴマーは、全体ジアミンのうち、1〜20mol%含まれ、望ましくは、1mol%以上、10mol%以下または5mol%以下である。
According to one example, the double-ended diamine-modified siloxane oligomer containing the structure of
本発明によるポリイミドフィルムは、2種以上のテトラカルボン酸二無水物を重合成分として含み、テトラカルボン酸二無水物としてBPDA及びPMDAを共に含むことが望ましい。また、BPDAとPMDAとを6:4〜8:2または5:5〜7:3のmol比で含むことが望ましい。 It is desirable that the polyimide film according to the present invention contains two or more kinds of tetracarboxylic dianhydrides as a polymerization component, and contains both BPDA and PMDA as tetracarboxylic dianhydrides. Further, it is desirable that BPDA and PMDA are contained in a mol ratio of 6: 4 to 8: 2 or 5: 5 to 7: 3.
本発明によるポリイミドフィルムを製造するための前記ポリアミド酸重合時に、BPDA及びPMDAの以外のテトラカルボン酸二無水物をさらに含み、例えば、下記化学式3aから化学式3hの構造から選択される4価の有機基を含むテトラカルボン酸二無水物をさらに含みうる。 During the polyamic acid polymerization for producing the polyimide film according to the present invention, a tetracarboxylic dianhydride other than BPDA and PMDA is further contained, and for example, a tetravalent organic selected from the structures of the following chemical formulas 3a to 3h. It may further contain a tetracarboxylic dianhydride containing a group.
[化学式3a]
[化学式3b]
[化学式3c]
[化学式3d]
[化学式3e]
[化学式3f]
[化学式3g]
[化学式3h]
化学式3aから化学式3hにおいて、R11からR24は、それぞれ独立して−F、−Cl、−Br及び−Iからなる群から選択されるハロゲン原子、ヒドロキシル基(−OH)、チオール基(−SH)、ニトロ基(−NO2)、シアノ基、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜4のハロゲノアルコキシ、炭素数1〜10のハロゲノアルキル、炭素数6〜20のアリール基から選択される置換基であり、a1は、0〜2の整数、a2は、0〜4の整数、a3は、0〜8の整数、a4及びa5は、それぞれ独立して0〜3の整数、そして、a7及びa8は、それぞれ独立して0〜3の整数であり、a10及びa12は、それぞれ独立して0〜3の整数、a11は、0〜4の整数、a15及びa16は、それぞれ独立して0〜3の整数、a17及びa18は、それぞれ独立して0〜4の整数であり、a6、a9、a13、a14、a19、a20は、それぞれ独立して0〜3の整数であり、nは、1〜3の整数であり、A11からA16は、それぞれ独立して単一結合、−O−、−CR'R''−、−C(=O)−、−C(=O)O−、−C(=O)NH−、−S−、−SO2−、フェニレン基、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるものであり、この際、R'及びR''は、それぞれ独立して水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、及び炭素数1〜10のフルオロアルキル基からなる群から選択されるものである。 In Formula 3h from Formula 3a, R 24 from R 11 are each independently -F, -Cl, halogen atom selected from the group consisting of -Br, and -I, hydroxyl (-OH), an thiol group (- SH), nitro group (-NO 2 ), cyano group, alkyl group with 1 to 10 carbon atoms, halogenoalkoxy with 1 to 4 carbon atoms, halogenoalkyl with 1 to 10 carbon atoms, aryl group with 6 to 20 carbon atoms Substituents to be selected, a1 is an integer of 0 to 2, a2 is an integer of 0 to 4, a3 is an integer of 0 to 8, and a4 and a5 are independently integers of 0 to 3. A7 and a8 are independently integers of 0 to 3, a10 and a12 are independently integers of 0 to 3, a11 is an integer of 0 to 4, and a15 and a16 are independent. The integers from 0 to 3 and a17 and a18 are independently integers from 0 to 4, and a6, a9, a13, a14, a19, and a20 are independently integers from 0 to 3. n is an integer of 1 to 3, and A 11 to A 16 are independently single-coupled, −O−, −CR'R''−, −C (= O) −, −C (=). It is selected from the group consisting of O) O-, -C (= O) NH- , -S-, -SO 2- , a phenylene group, and a combination thereof, in which case R'and R'' Is independently selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and a fluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
ここで、化学式に表示された*は、結合部位を示す。 Here, * displayed in the chemical formula indicates a binding site.
本発明によるポリイミドフィルムを製造するためのポリアミド酸重合時に、ジアミン成分は、化学式1のDDS及び化学式2のアミン末端メチルフェニルシロキサンの以外のジアミンをさらに含み、例えば、下記化学式4のような構造を有するジアミンをさらに含みうる。
During the polyamic acid polymerization for producing the polyimide film according to the present invention, the diamine component further contains a diamine other than the DDS of the
[化学式4]
化学式4において、R31、R32は、それぞれ独立して−F、−Cl、−Br及び−Iからなる群から選択されるハロゲン原子、ヒドロキシル基(−OH)、チオール基(−SH)、ニトロ基(−NO2)、シアノ基、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜4のハロゲノアルコキシ、炭素数1〜10のハロゲノアルキル、炭素数6〜20のアリール基から選択される置換体であり、望ましくは、ハロゲン原子、ハロゲノアルキル基、アルキル基、アリール基及びシアノ基から選択される置換基である。例えば、前記ハロゲン原子は、フルオロ(−F)であり、ハロゲノアルキル基は、フルオロ原子を含む炭素数1〜10のフルオロアルキル基であって、フルオロメチル基、パーフルオロエチル基、トリフルオロメチル基などから選択されるものであり、前記アルキル基は、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基から選択されるものであり、前記アリール基は、フェニル基、ナフタレニル基から選択されるものであり、より望ましくは、フルオロ原子及びフルオロアルキル基などのフルオロ原子を含むフルオロ系置換基である。
In the
この際、「フルオロ系置換基」とは、「フルオロ原子置換基」だけではなく、「フルオロ原子を含有する置換基」をいずれも意味するものである。 At this time, the "fluoro-based substituent" means not only a "fluoroatomic substituent" but also a "fluoroatom-containing substituent".
Qは、単一結合、−O−、−CR'R''−、−C(=O)−、−C(=O)O−、−C(=O)NH−、−S−、−SO2−、フェニレン基、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるものであり、この際、前記R'及びR''は、それぞれ独立して水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、及び炭素数1〜10のフルオロアルキル基からなる群から選択されるものである。 Q is a single bond, -O-, -CR'R "-, -C (= O)-, -C (= O) O-, -C (= O) NH-, -S-,- It is selected from the group consisting of SO 2- , a phenylene group, and a combination thereof, in which the R'and R'' are independently hydrogen atoms and alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, respectively. And one selected from the group consisting of fluoroalkyl groups having 1 to 10 carbon atoms.
本発明によるポリイミドフィルムを製造するための前駆体組成物は、接着増進剤をさらに含み、接着増進剤は、全体固形分100重量部に比べて、0.05〜3重量部、望ましくは、0.05〜2重量部で含まれる。 The precursor composition for producing the polyimide film according to the present invention further contains an adhesion enhancer, and the adhesion enhancer is 0.05 to 3 parts by weight, preferably 0, as compared with 100 parts by weight of the total solid content. Included in 05-2 parts by weight.
一実施例によれば、前記接着増進剤は、下記化学式5または化学式6の構造を含むものである。 According to one embodiment, the adhesion enhancer comprises the structure of Chemical Formula 5 or Chemical Formula 6 below.
[化学式5]
[化学式6]
化学式5及び化学式6において、Q1は、炭素数1〜30の4価の有機基またはRa−L−Rbで表現される4価の有機基であって、Ra及びRbは、それぞれ独立して置換または非置換の炭素数4〜10の脂肪族、炭素数6〜24の芳香族、炭素数3〜24のサイクリック脂肪族から選択される1価の有機基であり、Lは、単一結合、−O−、−CR'R''−、−C(=O)−、−C(=O)O−、−C(=O)NH−、−S−、−SO2−、フェニレン基、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるものであり、この際、R'及びR''は、それぞれ独立して水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、及び炭素数1〜10のフルオロアルキル基からなる群から選択されるものであり、より望ましくは、Lは、−SO2−、−CO−、−O−、C(CF3)2から選択されるものであり、Q2は、炭素数1〜30の2価の有機基またはRc−L−Rdで表現される2価の有機基であって、Rc及びRdは、それぞれ独立して置換または非置換の炭素数4〜10の脂肪族、炭素数6〜24の芳香族、炭素数3〜24のサイクリック脂肪族から選択される1価の有機基であり、Lは、単一結合、−O−、−CR'R''−、−C(=O)−、−C(=O)O−、−C(=O)NH−、−S−、−SO2−、フェニレン基、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるものであり、この際、R'及びR''は、それぞれ独立して水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、及び炭素数1〜10のフルオロアルキル基からなる群から選択されるものであり、R1及びR3は、それぞれ独立して炭素数1〜5のアルキル基であり、R2及びR4は、それぞれ独立して水素原子または炭素数1〜5のアルキル基であり、より望ましくは、エチル基であり、a及びbは、それぞれ独立して1〜3の整数である。
In the chemical formulas 5 and 6, Q 1 is a tetravalent organic group having 1 to 30 carbon atoms or a tetravalent organic group represented by Ra- L-R b , and Ra and R b are. It is a monovalent organic group selected from an aliphatic group having 4 to 10 carbon atoms, an aromatic group having 6 to 24 carbon atoms, and a cyclic aliphatic group having 3 to 24 carbon atoms, each of which is independently substituted or unsubstituted. Is a single bond, -O-, -CR'R "-, -C (= O)-, -C (= O) O-, -C (= O) NH-, -S-, -SO. It is selected from the group consisting of 2- , a phenylene group, and a combination thereof, in which case R'and R'' are independently hydrogen atoms, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and carbon. It is selected from the group consisting of the
例えば、前記Q1は、下記化学式5aから化学式5sから選択される4価の有機基であるが、これに限定するものではない。 For example, the Q 1 is, is a tetravalent organic group from the following chemical formula 5a is selected from Formula 5s, not limited thereto.
前記化学式6において、Yは、下記化学式6aから化学式6tから選択される2価の有機基であるが、これに限定するものではない。 In the chemical formula 6, Y is a divalent organic group selected from the following chemical formulas 6a to 6t, but is not limited thereto.
前記化学式5及び化学式6の構造を含む接着増進剤は、無基層との接着力を向上させるだけではなく、ポリアミド酸との反応性が低い。一般的な接着力向上添加剤であるICTEOS、APTEOSのようなアルコキシシラン系添加剤を添加する場合、ポリアミド酸と前記添加剤との副反応によって表われる粘度の上昇を減少させて、常温での貯蔵安定性が向上する。 The adhesive enhancer containing the structures of the chemical formulas 5 and 6 not only improves the adhesive force with the baseless layer, but also has low reactivity with the polyamic acid. When an alkoxysilane-based additive such as ICTEOS or APTEOS, which is a general adhesive strength improving additive, is added, the increase in viscosity caused by a side reaction between the polyamic acid and the additive is reduced, and the increase in viscosity at room temperature is reduced. Improves storage stability.
従来のフレキシブルディスプレイ基板として使われる高耐熱ポリイミドは、キャリア基板として使われるガラスまたは無基層が蒸着されているガラス基板との接着性を高めるために、ガラス上に接着増進剤を塗布し、製膜する方法を使用したが、このような既存の接着増進剤は、接着増進剤の塗布によって異物が発生するか、追加的なコーティング工程が要求されて、工程上経済性が低い限界があった。また、ポリイミド樹脂前駆体に接着増進剤を直接添加する場合にも、アミノ基がポリアミド酸のカルボン酸と塩とを成して析出されて、接着性が低下するという問題があった。 The highly heat-resistant polyimide used as a conventional flexible display substrate is made by applying an adhesive enhancer on the glass in order to improve the adhesiveness with the glass used as a carrier substrate or the glass substrate on which a baseless layer is vapor-deposited. However, such an existing adhesive enhancer has a limit of low economic efficiency in terms of the process because foreign matter is generated by the application of the adhesive enhancer or an additional coating process is required. Further, even when the adhesion enhancer is directly added to the polyimide resin precursor, there is a problem that the amino group is precipitated by forming a carboxylic acid of the polyamic acid and a salt, and the adhesiveness is deteriorated.
また、接着増進剤を合成して、ポリイミド前駆体に直接添加して接着性を向上させうる先行技術もあるが、比較的剛直な構造を有する酸無水物を使用するために、硬化後、接着増進剤の部分で位相差遅延現象が表われて、結果として製造されたポリイミドフィルムの厚さ方向の位相差値が上昇する結果を招くという問題点がある。また、ODPA(4,4'−オキシジフタル酸無水物)のような柔軟な構造を含む接着増進剤を使用する場合には、構造の柔軟性によって位相差値は高くならないが、Tgが低くなる傾向がある。 There is also a prior art in which an adhesion enhancer can be synthesized and directly added to the polyimide precursor to improve the adhesiveness, but since an acid anhydride having a relatively rigid structure is used, it is adhered after curing. There is a problem that the phase difference delay phenomenon appears in the part of the enhancer, resulting in an increase in the phase difference value in the thickness direction of the produced polyimide film. Further, when an adhesion enhancer containing a flexible structure such as ODPA (4,4'-oxydiphthalic anhydride) is used, the phase difference value does not increase due to the flexibility of the structure, but the Tg tends to decrease. There is.
望ましい実施例によれば、接着増進剤は、フルオレン(fluorene)骨格を有し、この場合、接着増進の効果を最大限保持しながらも、フルオレン骨格によって分子間自由体積が発生して、パッキンググ密度(packing density)に影響を与えず、等方性の特性を示すことができる。また、芳香族を多く含む構造的特徴によって耐熱性も優れている。すなわち、ポリイミド樹脂前駆体に接着増進剤を混合して使用しても、析出されず、異物の発生を最小化することができて、基板との接着力に優れながらも、塗布硬化後、作られたポリイミドフィルムの光学的物性である厚さ方向の位相差に影響を与えず、等方性のポリイミドフィルムを提供することができる。 According to the preferred embodiment, the adhesion enhancer has a fluorene skeleton, in which case the fluorene skeleton creates an intermolecular free volume while preserving the effect of the adhesion enhancer to the maximum, and the packing. It does not affect the packing density and can exhibit isotropic properties. In addition, it has excellent heat resistance due to its structural characteristics containing a large amount of aromatics. That is, even if an adhesion enhancer is mixed with the polyimide resin precursor and used, it does not precipitate and the generation of foreign matter can be minimized. It is possible to provide an isotropic polyimide film without affecting the phase difference in the thickness direction, which is the optical property of the obtained polyimide film.
本発明の一実施例によれば、二無水物成分とジアミン成分は、1:0.9〜0.9:1、1:0.98〜0.98:1または1:0.99〜0.99:1mol比で反応し、望ましくは、反応性の向上及び工程性の向上のために、前記二無水物成分がジアミン成分に比べて過量で反応するか、またはジアミン成分が二無水物成分に比べて過量で反応する。望ましい実施例によれば、二無水物成分がジアミンに比べて過量で反応することが望ましい(例えば、二無水物:ジアミン=1:0.995〜0.999)。 According to one embodiment of the present invention, the dianhydride component and the diamine component are 1: 0.9 to 0.9: 1, 1: 0.98 to 0.98: 1, or 1: 0.99 to 0. It reacts at a ratio of .99: 1 mol, and preferably, in order to improve the reactivity and the processability, the dianhydride component reacts in an excessive amount as compared with the diamine component, or the diamine component is a dianhydride component. It reacts with an excessive amount compared to. According to the desired embodiment, it is desirable that the dianhydride component reacts in excess of the diamine (eg, dianhydride: diamine = 1: 0.995 to 0.999).
前記ポリアミド酸重合反応時に使用可能な有機溶媒としては、γ−ブチロラクトン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノンなどのケトン類;トルエン、キシレン、テトラメチルベンゼンなどの芳香族炭化水素類;エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテルなどのグリコールエーテル類(セロソルブ);酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、カルビトール、ジメチルプロピオンアミド(dimethylpropionamide、DMPA)、ジエチルプロピオンアミド(diethylpropionamide、DEPA)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、N,N−ジエチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジエチルホルムアミド(DEF)、N−メチルピロリドン(NMP)、N−エチルピロリドン(NEP)、N,N−ジメチルメトキシアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ピリジン、ジメチルスルホン、ヘキサメチルホスホルアミド、テトラメチルウレア、N−メチルカプロラクタム、テトラヒドロフラン、m−ジオキサン、P−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、1,2−ビス(2−メトキシエトキシ)エタン、ビス[2−(2−メトキシエトキシ)]エーテル、エクアミド(Equamide)M100、エクアミドB100などであり、これらのうち、1種単独または2種以上の混合物が使われる。 Examples of the organic solvent that can be used during the polyamic acid polymerization reaction include γ-butyrolactone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone and the like. Ketones; aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, tetramethylbenzene; ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol. Glycol ethers (cellosolve) such as monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol diethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether; ethyl acetate, butyl acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol Monoethyl ether acetate, dipropylene glycol Monomethyl ether acetate, ethanol, propanol, ethylene glycol, propylene glycol, carbitol, dimethylpropionamide (DMPA), diethylpropionamide (DEPA), dimethylacetamide (DMAc), N. , N-diethylacetamide, dimethylformamide (DMF), diethylformamide (DEF), N-methylpyrrolidone (NMP), N-ethylpyrrolidone (NEP), N, N-dimethylmethoxyacetamide, dimethylsulfoxide, pyridine, dimethylsulfone, Hexamethylphosphoramide, tetramethylurea, N-methylcaprolactam, tetrahydrofuran, m-dioxane, P-dioxane, 1,2-dimethoxyethane, bis (2-methoxyethyl) ether, 1,2-bis (2-methoxy). Ethoxy) ethane, bis [2- (2-methoxyethoxy)] ether, Equamide M100, Equamid B100, etc., of which one or a mixture of two or more is used.
例えば、前記ジアミンと酸二無水物との重合反応に使われる有機溶媒としては、25℃での分配係数(Log P値)が正数である溶媒が含まれ、前記有機溶媒は、沸点が300℃以下であり、より具体的に、分配係数Log P値は、0.01〜3、または0.01〜2、または0.1〜2である。 For example, the organic solvent used for the polymerization reaction between the diamine and the acid dianhydride includes a solvent having a positive partition coefficient (Log P value) at 25 ° C., and the organic solvent has a boiling point of 300. It is below ° C., and more specifically, the partition coefficient Log P value is 0.01 to 3, or 0.01 to 2, or 0.1 to 2.
前記分配係数は、ACD/Labs社のACD/Percepta platformのACD/Log P moduleを使用して計算され、ACD/Log P moduleは、分子の2D構造を用いてQSPR(Quantitative Structure−Property Relationship)方法論の基盤のアルゴリズムを利用する。代表的な溶媒の25℃での分配係数(Log P値)は、次の通りである。 The partition coefficient is calculated using the ACD / Log P model of the ACD / Percepta platform of ACD / Labs, and the ACD / Log P model is a QSPR (Quantitative Structure) method using the 2D structure of the molecule. Use the underlying algorithm of. The partition coefficient (Log P value) of a typical solvent at 25 ° C. is as follows.
前記分配係数(Log P)正数である溶媒が、ジメチルプロピオンアミド(DMPA)、ジエチルプロピオンアミド(DEPA)、N,N−ジエチルアセトアミド(N,N−diethylacetamide、DEAc)、N,N−ジエチルホルムアミド(N,N−diethylformamide、DEF)、N−エチルピロリドン(N−ethylpyrrolidone、NEP)から選択される1つ以上であり、特に、これらのうち、アミド系溶媒である。 The solvent having a positive partition coefficient (Log P) is dimethylpropionamide (DMPA), diethylpropionamide (DEPA), N, N-diethylacetamide (N, N-diethylacetylamide, DEAc), N, N-diethylformamide. (N, N-diethylformamide, DEF), N-ethylpyrrolidone (NEP), one or more selected from these, in particular, an amide-based solvent.
前記テトラカルボン酸二無水物をジアミンと反応させる方法は、溶液重合など通常のポリイミド樹脂前駆体重合の製造方法によって実施し、具体的には、ジアミンを有機溶媒中に溶解させた後、結果として収得された混合溶液にテトラカルボン酸二無水物を添加して重合反応させることで製造可能である。 The method of reacting the tetracarboxylic acid dianhydride with diamine is carried out by a usual method for producing a polyimide resin precursor polymerization such as solution polymerization, and specifically, after dissolving diamine in an organic solvent, as a result. It can be produced by adding tetracarboxylic acid dianhydride to the obtained mixed solution and polymerizing it.
前記重合反応は、不活性ガスまたは窒素気流下に実施され、無水条件で実行可能である。 The polymerization reaction is carried out under an inert gas or nitrogen stream and can be carried out under anhydrous conditions.
また、前記重合反応時に、反応温度は、−20〜80℃、望ましくは、0〜80℃で実施される。反応温度が過度に高い場合、反応性が高くなって、分子量が過度に大きくなり、前駆体組成物の粘度が上昇することにより、工程上に不利である。 Further, at the time of the polymerization reaction, the reaction temperature is carried out at -20 to 80 ° C, preferably 0 to 80 ° C. If the reaction temperature is excessively high, the reactivity becomes high, the molecular weight becomes excessively large, and the viscosity of the precursor composition increases, which is disadvantageous in the process.
前記ポリアミド酸を含むポリイミド樹脂前駆体組成物は、有機溶媒中に溶解された溶液の形態であり、このような形態を有する場合、例えば、ポリイミド樹脂前駆体を有機溶媒中で合成した場合には、溶液は、得られる反応溶液自体でも良く、または、この反応溶液を他の溶媒で希釈したものであっても良い。また、ポリイミド樹脂前駆体を固形粉末として得た場合には、それを有機溶媒に溶解させて溶液にしたものであっても良い。例えば、重合反応時には、Log Pが正数である有機溶媒を使用し、以後に混合される有機溶媒としては、Log Pが負数である有機溶媒を混合して使用することができる。 The polyimide resin precursor composition containing polyamic acid is in the form of a solution dissolved in an organic solvent, and has such a form, for example, when the polyimide resin precursor is synthesized in an organic solvent. , The solution may be the obtained reaction solution itself, or the reaction solution may be diluted with another solvent. Further, when the polyimide resin precursor is obtained as a solid powder, it may be dissolved in an organic solvent to make a solution. For example, at the time of the polymerization reaction, an organic solvent having a positive Log P can be used, and as the organic solvent to be mixed thereafter, an organic solvent having a negative Log P can be mixed and used.
一実施例によれば、全体ポリイミド樹脂前駆体の含量が8〜25重量%になるように、有機溶媒を添加して組成物の固形分含量を調節し、望ましくは、10〜25重量%、より望ましくは、10〜20重量%以下に調節することができる。 According to one example, the solid content of the composition is adjusted by adding an organic solvent so that the content of the total polyimide resin precursor is 8 to 25% by weight, preferably 10 to 25% by weight. More preferably, it can be adjusted to 10 to 20% by weight or less.
または、前記ポリイミド樹脂前駆体組成物が2,000cP以上、あるいは3,000cP以上、あるいは4,000cP以上の粘度を有するように調節するものであり、前記ポリイミド樹脂前駆体組成物の粘度は、10,000cP以下、望ましくは、9,000cP以下、より望ましくは、8,000cP以下の粘度を有するように調節することが望ましい。ポリイミド樹脂前駆体組成物の粘度が10,000cPを超過する場合、ポリイミドフィルム加工時に、脱泡の効率性が低下することにより、工程上の効率だけではなく、製造されたフィルムは、気泡の発生で表面粗度が不良であって、電気的、光学的、機械的特性が低下する。 Alternatively, the polyimide resin precursor composition is adjusted to have a viscosity of 2,000 cP or more, 3,000 cP or more, or 4,000 cP or more, and the viscosity of the polyimide resin precursor composition is 10. It is desirable to adjust the viscosity so that it has a viscosity of 000 cP or less, preferably 9,000 cP or less, and more preferably 8,000 cP or less. When the viscosity of the polyimide resin precursor composition exceeds 10,000 cP, the efficiency of defoaming decreases during the processing of the polyimide film, so that not only the efficiency in the process but also the produced film generates bubbles. The surface roughness is poor, and the electrical, optical, and mechanical properties are deteriorated.
また、本発明によるポリイミドの分子量は、10,000〜200,000g/mol、あるいは20,000〜100,000g/mol、あるいは30,000〜100,000g/molの重量平均分子量を有するものである。また、本発明によるポリイミドの分子量分布(Mw/Mn)は、1.1〜2.5であることが望ましい。重量平均分子量Mw及び水平均分子量Mnは、ゲルパーミエションクロマトグラフィーを使用し、標準ポリスチレン換算によって求められる。ポリイミドの重量平均分子量または分子量分布が、前記範囲を外れる場合、フィルムの形成が難しいか、または透過度、耐熱性及び機械的特性などポリイミド系フィルムの特性が低下する恐れがある。 Further, the molecular weight of the polyimide according to the present invention has a weight average molecular weight of 10,000 to 200,000 g / mol, 20,000 to 100,000 g / mol, or 30,000 to 100,000 g / mol. .. Further, it is desirable that the molecular weight distribution (Mw / Mn) of the polyimide according to the present invention is 1.1 to 2.5. The weight average molecular weight Mw and the water average molecular weight Mn are determined by standard polystyrene conversion using gel permeation chromatography. If the weight average molecular weight or the molecular weight distribution of the polyimide is out of the above range, it may be difficult to form the film, or the characteristics of the polyimide-based film such as transmittance, heat resistance and mechanical properties may be deteriorated.
引き続き、前記重合反応の結果として収得されたポリイミド樹脂前駆体をイミド化させることにより、透明ポリイミドフィルムを製造することができる。 Subsequently, the transparent polyimide film can be produced by imidizing the polyimide resin precursor obtained as a result of the polymerization reaction.
一実施例によれば、前記のように得られたポリイミドフィルム組成物は、前記ポリイミド樹脂前駆体組成物を基板上に塗布する段階;及び前記塗布された樹脂前駆体組成物を熱処理する段階;を経てポリイミドフィルムを製造することができる。 According to one embodiment, the polyimide film composition obtained as described above is a step of applying the polyimide resin precursor composition onto a substrate; and a step of heat-treating the applied resin precursor composition; The polyimide film can be manufactured through the above.
この際、前記基板としては、ガラス、金属基板またはプラスチック基板などが特に制限なしに使われ、そのうちでも、ポリイミド樹脂前駆体に対するイミド化及び硬化工程のうち、熱及び化学的安定性に優れ、別途の離型剤処理なしでも、硬化後、形成されたポリイミド系フィルムに対して損傷なしに容易に分離されるガラス基板が望ましい。 At this time, as the substrate, a glass, a metal substrate, a plastic substrate, or the like is used without particular limitation, and among them, among the imidization and curing steps for the polyimide resin precursor, the heat and chemical stability are excellent, and the substrate is separately used. It is desirable to use a glass substrate that can be easily separated from the formed polyimide-based film after curing without any damage even without the release agent treatment.
また、前記塗布工程は、通常の塗布方法によって実施され、具体的には、スピンコーティング法、バーコーティング法、ロールコーティング法、エアナイフ法、グラビア法、リバースロール法、キスロール法、ドクターブレード法、スプレー法、浸漬法またはブラシ法などが用いられうる。そのうちでも、連続工程が可能であり、ポリイミドのイミド化率を増加させることができるキャスティング法によって実施されることがより望ましい。 Further, the coating step is carried out by a normal coating method, and specifically, a spin coating method, a bar coating method, a roll coating method, an air knife method, a gravure method, a reverse roll method, a kiss roll method, a doctor blade method, and a spray. A method, a dipping method, a brush method, etc. may be used. Among them, it is more preferable to carry out by a casting method capable of continuous steps and increasing the imidization rate of polyimide.
また、前記ポリイミド樹脂前駆体組成物は、最終的に製造されるポリイミドフィルムがディスプレイ基板用として適した厚さを有させる厚さの範囲で基板上に塗布されうる。 Further, the polyimide resin precursor composition can be applied onto the substrate within a thickness range that allows the polyimide film finally produced to have a thickness suitable for a display substrate.
具体的には、10〜30μmの厚さにする量で塗布されうる。前記ポリイミド樹脂前駆体組成物塗布後、硬化工程に先立って、ポリイミド樹脂前駆体組成物内に存在する溶媒を除去するための乾燥工程が選択的にさらに実施される。 Specifically, it can be applied in an amount having a thickness of 10 to 30 μm. After applying the polyimide resin precursor composition, a drying step for removing the solvent present in the polyimide resin precursor composition is selectively further carried out prior to the curing step.
前記乾燥工程は、通常の方法によって実施され、具体的に、140℃以下、あるいは80〜140℃の温度で実施される。乾燥工程の実施温度が80℃であれば、乾燥工程が長くなり、140℃を超過する場合、イミド化が一部進行して、均一な厚さのポリイミドフィルムの形成が困難である。 The drying step is carried out by a usual method, and specifically, is carried out at a temperature of 140 ° C. or lower, or 80 to 140 ° C. If the temperature at which the drying step is carried out is 80 ° C., the drying step becomes long, and if it exceeds 140 ° C., imidization partially proceeds and it is difficult to form a polyimide film having a uniform thickness.
引き続き、前記ポリイミド樹脂前駆体組成物を基板に塗布し、IRオーブン、熱風オーブンやホットプレート上で熱処理され、この際、前記熱処理温度は、300〜500℃、望ましくは、320〜480℃の範囲であり、前記温度範囲内で多段階加熱処理で進行することもできる。前記熱処理工程は、20〜70分間進行し、望ましくは、20〜60分間進行しうる。 Subsequently, the polyimide resin precursor composition is applied to a substrate and heat-treated on an IR oven, a hot air oven or a hot plate, in which the heat treatment temperature is in the range of 300 to 500 ° C, preferably 320 to 480 ° C. It is also possible to proceed by a multi-step heat treatment within the above temperature range. The heat treatment step may proceed for 20 to 70 minutes, preferably 20 to 60 minutes.
以後、基板上に形成されたポリイミドフィルムを通常の方法によって基板から剥離することにより、ポリイミドフィルムが製造可能である。 After that, the polyimide film can be manufactured by peeling the polyimide film formed on the substrate from the substrate by a usual method.
前記のように製造されたポリイミドフィルムは、モジュラスが2.2GPa以下であり、例えば、0.1〜2.0GPaであり、延伸率は20%以上である。前記弾性率が0.1GPaであれば、フィルムの剛性が低くて、外部衝撃に容易に壊れやすく、前記弾性率が2.2GPaを超過すれば、フィルムの剛性は優れているが、十分な柔軟性を確保することができないという問題が発生する恐れがある。 The polyimide film produced as described above has a modulus of 2.2 GPa or less, for example, 0.1 to 2.0 GPa, and a stretch ratio of 20% or more. If the elastic modulus is 0.1 GPa, the rigidity of the film is low and it is easily broken by an external impact, and if the elastic modulus exceeds 2.2 GPa, the rigidity of the film is excellent, but it is sufficiently flexible. There is a risk of problems such as the inability to ensure sex.
また、本発明によるポリイミドフィルムは、ガラス転移温度(Tg)が230℃以上である。 Further, the polyimide film according to the present invention has a glass transition temperature (Tg) of 230 ° C. or higher.
また、本発明によるポリイミドフィルムは、温度変化による熱安定性に優れ、例えば、100〜400℃の温度範囲で加熱及び冷却工程をn+1回経た後の熱膨張係数が−10〜100ppm/℃の値を有し、望ましくは、−7〜90ppm/℃の値、より望ましくは、80ppm/℃以下である。 Further, the polyimide film according to the present invention has excellent thermal stability due to temperature changes, and for example, the coefficient of thermal expansion after n + 1 times of heating and cooling steps in a temperature range of 100 to 400 ° C. is -10 to 100 ppm / ° C. It is preferably a value of −7 to 90 ppm / ° C, more preferably 80 ppm / ° C or less.
また、本発明によるポリイミドフィルムは、厚さ方向位相差(Rth)が−100〜+100nmの値を有することにより、等方性を示して、視感性が向上する。 Further, polyimide films according to the invention, by the thickness retardation (R th) has a value of -100 to + 100 nm, illustrates the isotropic, visual sensitivity is improved.
一実施例によれば、前記ポリイミドフィルムはキャリア基板との接着力が5gf/in以上であり、望ましくは、10gf/in以上である。 According to one embodiment, the polyimide film has an adhesive force with a carrier substrate of 5 gf / in or more, preferably 10 gf / in or more.
また、本発明は、DDS及びアミン末端メチルフェニルシロキサンオリゴマーを含むジアミンと、2種以上のテトラカルボン酸二無水物を重合成分として製造されたポリアミド酸と、を含む前駆体組成物をキャリア基板上に塗布する段階;前記前駆体組成物を加熱してポリアミド酸をイミド化することにより、ポリイミドフィルムを形成する段階;前記ポリイミドフィルム上に素子を形成する段階;及び前記素子が形成されたポリイミドフィルムを前記キャリア基板から剥離する段階;を含むフレキシブルデバイスの製造工程を提供する。 Further, in the present invention, a precursor composition containing a diamine containing DDS and an amine-terminated methylphenylsiloxane oligomer and a polyamic acid produced by using two or more kinds of tetracarboxylic acid dianhydrides as a polymerization component is provided on a carrier substrate. A step of forming a polyimide film by heating the precursor composition to imidize the polyamic acid; a step of forming an element on the polyimide film; and a polyimide film on which the element is formed. Provided is a step of manufacturing a flexible device including the step of peeling the carrier substrate from the carrier substrate.
特に、前記フレキシブルデバイスの製造工程は、LTPS薄膜製造工程、ITO薄膜製造工程またはOxide薄膜製造工程を含みうる。 In particular, the manufacturing process of the flexible device may include a LTPS thin film manufacturing step, an ITO thin film manufacturing step, or an Oxide thin film manufacturing step.
例えば、ポリイミドフィルム上にSiO2を含む遮断層を形成する段階;前記遮断層上にa−Si(Amorphous silicon)薄膜を蒸着する段階;前記蒸着されたa−Si薄膜を450±50℃の温度で熱処理する脱水素アニーリング段階;及び前記a−Si薄膜をエキシマレーザなどで結晶化させる段階;を含むLTPS薄膜製造工程以後、レーザ剥離などでキャリア基板とポリイミドフィルムとを剥離することにより、LTPS層を含むフレキシブルデバイスが得られる。 For example, a step of forming a blocking layer containing SiO 2 on a polyimide film; a step of depositing an a—Si (amorphous silicon) thin film on the blocking layer; a step of depositing the vapor-deposited a—Si thin film at a temperature of 450 ± 50 ° C. After the LTPS thin film manufacturing step including the dehydrogenation annealing step of heat treatment with the above; and the step of crystallizing the a-Si thin film with an excima laser or the like; Flexible devices including
ポリイミドフィルム内の気孔は、LTPS TFT工程時に、高温の熱処理工程によって無機膜(ポリシリコン薄膜)上にクラックを誘発させることができる。したがって、本発明は、このようなポリイミドフィルム内の気孔の比率を1%以下に調節するか/調節し、相分離ドメインの平均サイズを10nm以下に調節することにより、無機膜層のクラック発生を抑制するか、著しく減少させうる。 The pores in the polyimide film can induce cracks on the inorganic film (polysilicon thin film) by a high-temperature heat treatment step during the LTPS TFT step. Therefore, according to the present invention, the ratio of pores in such a polyimide film is adjusted / adjusted to 1% or less, and the average size of the phase separation domain is adjusted to 10 nm or less to generate cracks in the inorganic film layer. It can be suppressed or significantly reduced.
酸化物薄膜工程は、シリコンを利用した工程に比べて低い温度で熱処理され、例えば、ITO TFT工程の熱処理温度は、200℃±50℃であり、Oxide TFT工程の熱処理温度は、320℃±50℃である。 The oxide thin film process is heat-treated at a lower temperature than the process using silicon. For example, the heat treatment temperature of the ITO TFT process is 200 ° C. ± 50 ° C., and the heat treatment temperature of the Oxide TFT process is 320 ° C. ± 50 ° C. ℃.
以下、当業者が容易に実施できるように、本発明の実施例について詳しく説明する。しかし、本発明は、さまざまな異なる形態として具現可能であり、ここで説明する実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the invention. However, the present invention can be embodied in a variety of different forms and is not limited to the examples described herein.
<実施例1>BPDA−PMDA(6:4)/DDS/DPS−DMS 10wt%
<Example 1> BPDA-PMDA (6: 4) / DDS / DPS-
窒素気流が流れる反応器内にDEAc(N,N−ジエチルアセトアミド)を満たした後、反応器の温度を25℃に保持した状態で4,4'−DDS(4,4'−ジアミノジフェニルスルホン)0.15096molを同じ温度で添加して溶解させた。前記DDSが添加された溶液にPMDA 0.0611mol及びBPDA(3,3',4,4'−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物)0.0917molを同じ温度で添加して、24時間撹拌した後、両末端アミン変性DPS−DMS(diphenylsiloxane−dimethylsiloxane co−oligomer、分子量4360g/mol)0.00199molを添加し、80℃で4時間撹拌した。次いで、オイルバスを取り外して室温に戻し、透明なポリアミド酸のDEAc溶液を得た。 After filling DEAc (N, N-diethylacetamide) in the reactor through which the nitrogen stream flows, 4,4'-DDS (4,4'-diaminodiphenyl sulfone) while keeping the temperature of the reactor at 25 ° C. 0.15096 mol was added at the same temperature and dissolved. PMDA 0.0611 mol and BPDA (3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid dianhydride) 0.0917 mol were added to the solution to which DDS was added at the same temperature, and the mixture was stirred for 24 hours and then stirred. 0.00199 mol of both-terminal amine-modified DPS-DMS (diphenylsyloxane-dimethylsiloxane co-oligomer, molecular weight 4360 g / mol) was added, and the mixture was stirred at 80 ° C. for 4 hours. The oil bath was then removed and returned to room temperature to give a clear DEAc solution of polyamic acid.
<実施例2から実施例12>BPDA−PMDA/DDS/DPS−DMS <Examples 2 to 12> BPDA-PMDA / DDS / DPS-DMS
BPDA及びPMDAのmol比とDPS−DMS添加量とを表1から表3に記載したように変化させたことを除いては、実施例1と同じ方法で透明なポリアミド酸のDEAc溶液を製造した。 A transparent DEAc solution of polyamic acid was prepared by the same method as in Example 1 except that the mol ratios of BPDA and PMDA and the amount of DPS-DMS added were changed as shown in Tables 1 to 3. ..
<実施例13から実施例15> <Examples 13 to 15>
DPS−DMS含量をそれぞれ25wt%、20wt%及び5wt%にしたことを除いては、実施例9と同じ方法でポリアミド酸溶液を製造した。 Polyamide acid solutions were prepared in the same manner as in Example 9, except that the DPS-DMS contents were 25 wt%, 20 wt% and 5 wt%, respectively.
<比較例1>BPDA−PMDA(6:4)−DMS <Comparative Example 1> BPDA-PMDA (6: 4) -DMS
窒素気流が流れる反応器内にDEAcを満たした後、反応器の温度を25℃に保持した状態で4,4'−DDS 0.08497molを同じ温度で添加して溶解させた。前記DDSが添加された溶液にPMDA 0.03399mol及びBPDA 0.005098molを同じ温度で添加して、24時間撹拌した後、透明なポリアミド酸のDEAc溶液を得た。 After filling DEAc in the reactor through which the nitrogen stream flows, 4,4'-DDS 0.08497 mol was added and dissolved at the same temperature while the temperature of the reactor was maintained at 25 ° C. PMDA 0.03399 mol and BPDA 0.005098 mol were added to the solution to which DDS was added at the same temperature, and the mixture was stirred for 24 hours to obtain a clear polyamic acid DEAc solution.
<比較例2>BPDA−PMDA(6:4)/TFMB/DPS−DMS 10wt%
<Comparative Example 2> BPDA-PMDA (6: 4) / TFMB / DPS-
窒素気流が流れる撹拌機内にDEAcを満たした後、反応器の温度を25℃に保持した状態でTFMB(2,2'−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン)0.1121molを同じ温度で添加して溶解させた。前記TFMBが添加された溶液にPMDA 0.0453mol及びBPDA 0.0679molを同じ温度で添加して、24時間撹拌した後、両末端アミン変性DPS−DMS(分子量4360g/mol)0.00168molを添加し、80℃で4時間撹拌した。次いで、オイルバスを取り外して室温に戻し、透明なポリアミド酸のDEAc溶液を得た。 After filling DEAc in the stirrer through which the nitrogen stream flows, 0.1121 mol of TFMB (2,2'-bis (trifluoromethyl) benzidine) was added at the same temperature while the temperature of the reactor was maintained at 25 ° C. Dissolved. PMDA 0.0453 mol and BPDA 0.0679 mol were added to the solution to which TFMB was added at the same temperature, and after stirring for 24 hours, both terminal amine-modified DPS-DMS (molecular weight 4360 g / mol) 0.00168 mol was added. , 80 ° C. for 4 hours. The oil bath was then removed and returned to room temperature to give a clear DEAc solution of polyamic acid.
<比較例3>BPDA−PMDA(6:4)/TFMB/DPS−DMS 15wt%
<Comparative Example 3> BPDA-PMDA (6: 4) / TFMB / DPS-
DPS−DMS添加量を15wt%に変化させたことを除いては、比較例2と同じ方法で透明なポリアミド酸のDEAc溶液を製造した。 A transparent DEAc solution of polyamic acid was produced by the same method as in Comparative Example 2 except that the amount of DPS-DMS added was changed to 15 wt%.
<比較例4>BPDA−PMDA(6:4)/TFMB/DPS−DMS 18wt%
<Comparative Example 4> BPDA-PMDA (6: 4) / TFMB / DPS-
DPS−DMS添加量を18wt%に変化させたことを除いては、比較例2と同じ方法で透明なポリアミド酸のDEAc溶液を製造した。 A transparent DEAc solution of polyamic acid was produced by the same method as in Comparative Example 2 except that the amount of DPS-DMS added was changed to 18 wt%.
<実験例1> <Experimental Example 1>
実施例1から実施例12及び比較例1から比較例4から製造されたそれぞれのポリイミド樹脂前駆体溶液をガラス基板上にスピンコーティングした。ポリイミド前駆体溶液が塗布されたガラス基板をオーブンに入れ、5℃/minの速度で加熱し、80℃で30分、400℃で30分を保持して硬化工程を進行して、ポリイミドフィルムを製造した。それぞれのフィルムに対する物性を測定して、下記表1から表3に示した。 The respective polyimide resin precursor solutions produced from Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 4 were spin-coated on a glass substrate. The glass substrate coated with the polyimide precursor solution is placed in an oven, heated at a rate of 5 ° C./min, and held at 80 ° C. for 30 minutes and 400 ° C. for 30 minutes to proceed with the curing process to obtain a polyimide film. Manufactured. The physical characteristics of each film were measured and shown in Tables 1 to 3 below.
<粘度> <Viscosity>
溶液の粘度は、late rheometer(モデル名:LVDV−1II Ultra、Brookfield製造)でPAA溶液5mlを容器に入れ、スピンドル(Spindle)を下げ、rpmを調節して、トルク(torque)が80になる時点で1分間待機した後、トルク変化がない時の粘度値を測定した。この際、使用したスピンドルは、52Zであり、温度は、25℃にした。 The viscosity of the solution is the time when 5 ml of PAA solution is placed in a container with a late rheometer (model name: LVDV-1II Ultra, manufactured by Blockfield), the spindle is lowered, the rpm is adjusted, and the torque becomes 80. After waiting for 1 minute at, the viscosity value when there was no torque change was measured. At this time, the spindle used was 52Z, and the temperature was 25 ° C.
<気孔の分布率> <Distribution rate of pores>
ポリイミドフィルムをFIB−SEMで100,000倍率で測定したイメージを100mmX80mmに固定した後、2mmX2mmに区域を細分化して、総2000個の領域を基準に気孔が存在する領域を比率で計算した(図1参照)。 After fixing the image of the polyimide film measured by FIB-SEM at 100,000 magnification to 100 mm x 80 mm, the area was subdivided into 2 mm x 2 mm, and the area where the pores exist was calculated by the ratio based on the total of 2000 areas (Fig.). 1).
図1に、実施例4によるフィルムのFIB−SEMイメージを利用した気孔分布率の測定方法を示した。気孔が存在する領域が2個が存在するので、気孔分布率は0.1%であった。 FIG. 1 shows a method for measuring the stomatal distribution rate using the FIB-SEM image of the film according to Example 4. Since there are two regions where pores are present, the pore distribution rate was 0.1%.
気孔分布率(%)=[2/2000]x100=0.1% Pore distribution rate (%) = [2/2000] x100 = 0.1%
図3は、DPS−DMSを含まないポリイミドである比較例1のポリイミドフィルムのFIB−SEMを示す。図3から分かるように、DPS−DMSを含まないポリイミドの場合には、フィルム内に気孔が発生しないことが分かる。 FIG. 3 shows the FIB-SEM of the polyimide film of Comparative Example 1, which is a polyimide containing no DPS-DMS. As can be seen from FIG. 3, in the case of the polyimide containing no DPS-DMS, it can be seen that no pores are generated in the film.
図4Aから図4Cは、DPS−DMS含量変化による実施例及び比較例のポリイミドフィルムのFIB−SEMイメージである。DPS−DMSを含む場合、比較例のポリイミドフィルムでは、DPS−DMSの含量が増加するにつれて大幅に気孔の発生量が増加することが分かるが、DDSをジアミンとして含む実施例のポリイミドフィルムの場合には、DPS−DMSの含量が増加するにも拘らず、気孔の発生がほとんど起こらないことが分かる。具体的に、図4Aは、DPS−DMSの含量が18wt%である実施例4及び比較例4のフィルムを比較して示したものである。実施例4の場合、2個の気孔領域を保有して、0.1%の気孔分布率を有する一方、比較例4の場合には、21%の非常に高い気孔分布率を示し、比較例2の場合には、4.6%の気孔分布率を示した。 4A to 4C are FIB-SEM images of the polyimide films of Examples and Comparative Examples due to changes in the DPS-DMS content. When DPS-DMS is contained, it can be seen that in the polyimide film of the comparative example, the amount of pores generated increases significantly as the content of DPS-DMS increases, but in the case of the polyimide film of the example containing DDS as a diamine. It can be seen that, despite the increase in the content of DPS-DMS, the generation of pores hardly occurs. Specifically, FIG. 4A shows a comparison of the films of Example 4 and Comparative Example 4 in which the content of DPS-DMS is 18 wt%. In the case of Example 4, it possesses two pore regions and has a pore distribution rate of 0.1%, while in the case of Comparative Example 4, it shows a very high pore distribution rate of 21%, and is a comparative example. In the case of 2, a pore distribution rate of 4.6% was shown.
<黄色度(YI)> <Yellowness (YI)>
黄色度(YI)は、Color Eye 7000Aで測定した。 Yellowness (YI) was measured with Color Eye 7000A.
<ヘイズ(Haze)> <Haze>
Haze Meter HM−150を使用してASTM D1003による方法でヘイズを測定した。 Haze was measured by the method according to ASTM D1003 using Haze Meter HM-150.
<透過度> <Transparency>
透過度は、JIS K 7105に基づいて透過率計(モデル名:HR−100、Murakami Color Research Laboratory製造)で450nm、550nm及び633nmの波長に対する透過率を測定した。 The transmittance was measured with a transmittance meter (model name: HR-100, manufactured by Murakami Color Research Laboratory) based on JIS K 7105 for wavelengths of 450 nm, 550 nm and 633 nm.
<厚さ方向位相差(Rth)> <Thickness direction phase difference (R th )>
厚さ方向位相差(Rth)は、Axoscanを用いて測定した。フィルムを一定のサイズに切って厚さを測定した後、Axoscanで位相差を測定して、位相差値を補償するために、C−plate方向に補正しながら測定した厚さを入力した。測定波長は、550nmにした。 Thickness retardation (R th) was measured using Axoscan. After cutting the film to a certain size and measuring the thickness, the phase difference was measured by Axoscan, and the measured thickness was input while being corrected in the C-platate direction in order to compensate for the phase difference value. The measurement wavelength was 550 nm.
<ガラス転移温度(Tg)及び熱膨張係数(CTE)> <Glass transition temperature (Tg) and coefficient of thermal expansion (CTE)>
フィルムを5x20mmのサイズに準備した後、アクセサリーを用いて試料をローディングする。実際に測定されるフィルムの長さは、16mmに同様にした。フィルムの引張力を0.02Nに設定し、100〜400℃の温度範囲で5℃/minの昇温速度で1次昇温工程を進行した後、400〜100℃の温度範囲で4℃/minの冷却速度で冷却(cooling)後、再び100〜450℃の温度範囲で5℃/minの昇温速度で2次昇温工程を進行して、熱膨張変化の態様をTMA(TA社のQ400)で測定した。 After preparing the film to a size of 5x20 mm, the sample is loaded using accessories. The length of the film actually measured was the same as 16 mm. After setting the tensile force of the film to 0.02 N and proceeding with the primary temperature rise step at a temperature rise rate of 5 ° C./min in a temperature range of 100 to 400 ° C., 4 ° C./at a temperature range of 400 to 100 ° C. After cooling at a cooling rate of min, the secondary heating step is performed again at a heating rate of 5 ° C./min in a temperature range of 100 to 450 ° C., and the mode of the thermal expansion change is described by TMA (TA). It was measured by Q400).
この際、2次昇温工程で昇温区間で見られる変曲点をTgとした。 At this time, the inflection point observed in the temperature rise section in the secondary temperature rise step was defined as Tg.
<熱分解温度(Td_1%)及び重量減少率(%)> <Pyrolysis temperature (Td_1%) and weight loss rate (%)>
TGAを用いて窒素雰囲気で重合体の重量減少率1%である時の温度を測定した。 Using TGA, the temperature when the weight loss rate of the polymer was 1% was measured in a nitrogen atmosphere.
350℃で60分間保持した時の重量減少率を測定した。 The weight loss rate when held at 350 ° C. for 60 minutes was measured.
380℃で60分間保持した時の重量減少率を測定した。 The weight loss rate when held at 380 ° C. for 60 minutes was measured.
<モジュラス、引張強度及び延伸率> <Modulus, tensile strength and draw ratio>
長さ5mmx50mm、厚さ10μmのフィルムを引張試験機(株式会社Instron製造:Instron 3342)で速度10mm/minに引っ張って、モジュラス(GPa)、引張強度(MPa)、延伸率(%)を測定した。 A film having a length of 5 mm x 50 mm and a thickness of 10 μm was pulled at a speed of 10 mm / min with a tensile tester (manufactured by Instron Co., Ltd .: Instron 3342), and modulus (GPa), tensile strength (MPa), and stretch ratio (%) were measured. ..
<残留応力及びBow値の測定> <Measurement of residual stress and Bow value>
残留応力測定装置(TENCOR社のFLX2320)を使用してあらかじめウェーハ(wafer)の反り量を測定しておいた、厚さ525μmの6inシリコンウェーハ上に、樹脂組成物をスピンコータによって塗布し、光洋リンドバーグ社製のオーブンを使用して、窒素雰囲気下、250℃/30min及び400℃/60minの加熱硬化処理を実施し、硬化後、厚さ10μmの樹脂膜が付着されたシリコンウェーハを製造した。このウェーハの反り量を残留応力測定装置を使用して測定して、Real Bow値でシリコンウェーハと樹脂膜との間に発生した残留応力を測定した。 The resin composition was applied by a spin coater on a 6-inch silicon wafer with a thickness of 525 μm in which the amount of warpage of the wafer was measured in advance using a residual stress measuring device (FLX2320 manufactured by TENCOR), and Koyo Lindbergh was used. Using an oven manufactured by the same company, heat curing treatments at 250 ° C./30 min and 400 ° C./60 min were carried out in a nitrogen atmosphere, and after curing, a silicon wafer to which a resin film having a thickness of 10 μm was attached was manufactured. The amount of warpage of this wafer was measured using a residual stress measuring device, and the residual stress generated between the silicon wafer and the resin film was measured by the Real Bow value.
[表1]
[表2]
[表3]
[表4]
表1から表4から分かるように、実施例によるポリイミドフィルムは、DPS−DMSと共にDDSをジアミンとして共に使用し、ポリイミドフィルム内の気孔分布率を1%以下に制御することにより、モジュラスが2.2GPa以下の値を有し、延伸率が20%以上である適切な剛性と弾性とを有するポリイミドフィルムを提供することができる。 As can be seen from Tables 1 to 4, in the polyimide film according to the examples, DDS is used together with DPS-DMS as a diamine, and the pore distribution ratio in the polyimide film is controlled to 1% or less, so that the modulus is 2. It is possible to provide a polyimide film having a value of 2 GPa or less and having an appropriate rigidity and elasticity having a draw ratio of 20% or more.
<実験例2> <Experimental Example 2>
実施例9と比較例1及び比較例2から製造されたそれぞれのポリイミドフィルム組成物をガラス基板上にスピンコーティングした。ポリイミド前駆体溶液が塗布されたガラス基板をオーブンに入れ、5℃/minの速度で加熱し、80℃で30分、400℃で30分を保持して硬化工程を進行して、ポリイミドフィルムを製造した。 The respective polyimide film compositions produced from Example 9, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were spin-coated on a glass substrate. The glass substrate coated with the polyimide precursor solution is placed in an oven, heated at a rate of 5 ° C./min, and held at 80 ° C. for 30 minutes and 400 ° C. for 30 minutes to proceed with the curing process to obtain a polyimide film. Manufactured.
前記ポリイミドフィルムの相分離ドメイン分布率を図2に示したような方法で測定した。FIB−SEMイメージを100,000倍率で100mmX70mmに固定し、2mmX2mmに区域を細分化して、総1750個の領域を基準にホワイトとブラック領域に区分した。全体領域のうちからホワイト領域の比率を計算した。 The phase-separated domain distribution ratio of the polyimide film was measured by the method shown in FIG. The FIB-SEM image was fixed at 100,000 magnification to 100 mm x 70 mm, the area was subdivided into 2 mm x 2 mm, and the area was divided into white and black areas based on a total of 1750 areas. The ratio of the white area was calculated from the total area.
前記のような方法で実施例9の相分離ドメイン分布率を測定すれば、総1750個の領域のうち、650個のホワイト領域が存在し、したがって、約32%の相分離ドメイン分布率を示した。 When the phase-separated domain distribution rate of Example 9 is measured by the method as described above, 650 white regions are present out of a total of 1750 regions, and therefore, a phase-separated domain distribution rate of about 32% is shown. rice field.
比較例1のフィルムは、DPS−DMS構造を含んでおらず、図3に示されたように、相分離が示されていない。比較例2のフィルムは、ジアミンとしてDDSの代わりにTFMBを使用することにより、フィルム内にナノポア(nanopore)が多量発生して相分離ドメインの存在を確認することができなかった。 The film of Comparative Example 1 did not contain a DPS-DMS structure and, as shown in FIG. 3, did not show phase separation. In the film of Comparative Example 2, by using TFMB instead of DDS as the diamine, a large amount of nanopores were generated in the film, and the presence of the phase separation domain could not be confirmed.
一方、図5は、実施例11(DPS−DMS 15wt%)及び実施例13から実施例15(それぞれDPS−DMS 25wt%、20wt%、5wt%)によるポリイミドフィルムのFIB−SEMイメージ(x100,000)である。フィルム内の気孔がほとんどなしに相分離ドメインが均一に分布することを確認することができる。
On the other hand, FIG. 5 shows a FIB-SEM image (x100,000) of a polyimide film according to Example 11 (DPS-
<実験例3> <Experimental example 3>
実施例4と比較例2及び比較例4とから製造されたポリイミドフィルム上に350℃でSiO2を蒸着した。前記SiO2層の厚さは、2000Åになるようにした、以後、SiO2層が形成されたポリイミドフィルムを380℃で2時間加熱して熱処理した。 SiO 2 was vapor-deposited at 350 ° C. on the polyimide films produced from Example 4, Comparative Example 2 and Comparative Example 4. The thickness of the SiO 2 layer was adjusted to 2000 Å. After that, the polyimide film on which the SiO 2 layer was formed was heated at 380 ° C. for 2 hours for heat treatment.
図6は、SiO2層が形成されたポリイミドフィルムを撮影した写真である。図6から分かるように、気孔分布率が1%以上である比較例2及び比較例4のフィルムにSiO2層を蒸着した後、熱処理すれば、前記SiO2層にクラックが発生したが、実施例4のように、気孔存在が1%以下(0.1%)であるフィルム上に蒸着されたSiO2層には、クラックが全く発生しないことが分かる。 FIG. 6 is a photograph of a polyimide film on which two layers of SiO are formed. As can be seen from FIG. 6, when the SiO 2 layer was vapor-deposited on the films of Comparative Example 2 and Comparative Example 4 having a pore distribution ratio of 1% or more and then heat-treated, cracks were generated in the SiO 2 layer. As in Example 4, it can be seen that no cracks are generated in the SiO 2 layer deposited on the film having pores of 1% or less (0.1%).
以上、本発明の内容の特定の部分を詳しく記述したところ、当業者にとって、このような具体的記述は、単に望ましい実施形態に過ぎず、これにより、本発明の範囲が制限されるものではないという点は明白である。したがって、本発明の実質的な範囲は、特許請求の範囲とそれらの等価物とによって定義される。 As described above, when a specific part of the content of the present invention is described in detail, such a specific description is merely a desirable embodiment for those skilled in the art, and this does not limit the scope of the present invention. The point is clear. Accordingly, the substantive scope of the invention is defined by the claims and their equivalents.
Claims (14)
2種以上のテトラカルボン酸二無水物を含む二無水物成分と、
を含む
重合成分の重合及びイミド化生成物を含む
フィルムであって、
フィルム内の気孔分布率が、1%以下である、
ポリイミドフィルム:
[化学式1]
A dianhydride component containing two or more tetracarboxylic dianhydrides,
A film containing a polymerization and imidization product of a polymerization component containing
The pore distribution rate in the film is 1% or less.
Polyimide film:
[Chemical formula 1]
請求項1に記載のポリイミドフィルム。 The pore distribution ratio was calculated as the ratio of the region where the pores exist in the entire region when the 100,000 magnification FIB-SEM image of the polyimide film was fixed at 100 mm × 80 mm and subdivided into 2 mm × 2 mm.
The polyimide film according to claim 1.
2種以上のテトラカルボン酸二無水物を含む二無水物成分と、
を含む
重合成分の重合及びイミド化生成物を含む
ポリイミドフィルムであって、
下記化学式1のジアミン由来のポリイミドマトリックスに前記アミン末端メチルフェニルシロキサンオリゴマー由来の複数個のドメインが分散されており、
前記複数個のドメインの平均サイズが、10nm以下である、
ポリイミドフィルム:
[化学式1]
A dianhydride component containing two or more tetracarboxylic dianhydrides,
A polyimide film containing a polymerization of polymerization components and an imidization product.
A plurality of domains derived from the amine-terminated methylphenylsiloxane oligomer are dispersed in the polyimide matrix derived from the diamine of the following chemical formula 1.
The average size of the plurality of domains is 10 nm or less.
Polyimide film:
[Chemical formula 1]
前記ドメインの分布率は、ポリイミドフィルムの100,000倍率FIB−SEMイメージを100mmX70mmに固定し、2mmX2mmに細分化し、ホワイト領域とブラック領域とに区分した後、全体領域のうち、ホワイト領域の比率として計算した、
請求項3に記載のポリイミドフィルム。 The distribution rate of the domain is 25 to 60%, and the distribution rate is 25 to 60%.
The distribution ratio of the domain is determined by fixing the 100,000 magnification FIB-SEM image of the polyimide film to 100 mm × 70 mm, subdividing it into 2 mm × 2 mm, dividing it into a white region and a black region, and then determining the ratio of the white region in the entire region. Calculated,
The polyimide film according to claim 3.
請求項1から4のいずれか1項に記載のポリイミドフィルム:
[化学式2]
p及びqは、モル分率であって、
p+q=100である時、
pは、70〜90、
qは、10〜30である。 The amine-terminated methylphenylsiloxane oligomer has the structure of Chemical Formula 2 below.
The polyimide film according to any one of claims 1 to 4.
[Chemical formula 2]
p and q are mole fractions,
When p + q = 100,
p is 70 to 90,
q is 10 to 30.
請求項1から5のいずれか1項に記載のポリイミドフィルム。 The dianhydride component comprises BPDA and PMDA.
The polyimide film according to any one of claims 1 to 5.
請求項6に記載のポリイミドフィルム。 The dianhydride component contains BPDA and PMDA in a mol ratio of 6: 4 to 8: 2.
The polyimide film according to claim 6.
請求項1から7のいずれか1項に記載のポリイミドフィルム。 The polymerization component is 5 to 30% by weight based on the total weight of the polymerization component of the amine-terminated methylphenylsiloxane oligomer.
The polyimide film according to any one of claims 1 to 7.
請求項1から8のいずれか1項に記載のポリイミドフィルム。 The polymerization component contains 1 to 10 mol% of an amine-terminated methylphenylsiloxane oligomer based on the total diamine component.
The polyimide film according to any one of claims 1 to 8.
延伸率が、20%以上である、
請求項1から9のいずれか1項に記載のポリイミドフィルム。 The modulus of the polyimide film is 2.2 GPa or less, and the polyimide film has a modulus of 2.2 GPa or less.
The draw ratio is 20% or more.
The polyimide film according to any one of claims 1 to 9.
請求項1から10のいずれか1項に記載のポリイミドフィルム。 The glass transition temperature (Tg) of the polyimide film is 230 ° C. or higher.
The polyimide film according to any one of claims 1 to 10.
フレキシブルデバイス。 The polyimide film according to any one of claims 1 to 11 is included as a substrate.
Flexible device.
製造された樹脂前駆体組成物をキャリア基板上に塗布する段階と、
前記樹脂前駆体組成物を加熱してイミド化することにより、請求項1から11のいずれか1項に記載のポリイミドフィルムを形成する段階と、
前記ポリイミドフィルム上に素子を形成する段階と、
前記素子が形成されたポリイミドフィルムを前記キャリア基板から剥離する段階と、
を含む、
フレキシブルデバイスの製造工程:
[化学式1]
At the stage of applying the produced resin precursor composition onto the carrier substrate,
The step of forming the polyimide film according to any one of claims 1 to 11 by heating and imidizing the resin precursor composition.
The stage of forming an element on the polyimide film and
At the stage of peeling the polyimide film on which the element is formed from the carrier substrate,
including,
Flexible device manufacturing process:
[Chemical formula 1]
請求項13に記載のフレキシブルデバイスの製造工程。 The manufacturing step comprises one or more steps selected from the group consisting of a LTPS thin film manufacturing step, an ITO thin film manufacturing step and an Oxide thin film manufacturing step.
The manufacturing process of the flexible device according to claim 13.
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