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JP5948545B2 - ポリイミド前駆体及びそれを含有する樹脂組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、フレキシブルデバイスのための基板に用いられる、ポリイミド前駆体及びそれを含有する樹脂組成物、ポリイミドフィルム及びその製造方法、並びに積層体及びその製造方法に関する。
一般に、ポリイミド(PI)フィルムは、ポリイミド樹脂のフィルムである。一般的なポリイミド樹脂は、芳香族二無水物と芳香族ジアミンとを溶液重合し、ポリイミド前駆体を製造した後、高温で閉環脱水させ、熱イミド化して、又は、触媒を用いて化学イミド化して、製造される高耐熱樹脂である。
ポリイミド樹脂は、不溶、不融の超耐熱性樹脂であり、耐熱酸化性、耐熱特性、耐放射線性、耐低温性、耐薬品性などに優れた特性を有している。ポリイミド樹脂は、絶縁コーティング剤、絶縁膜、半導体、TFT−LCDの電極保護膜などの電子材料を含む広範囲な分野で用いられ、最近は、液晶配向膜のようなディスプレイ材料の分野で従来使用されていたガラス基板に代わり、その軽さ、柔軟性を利用した無色透明フレキシブル基板にも採用が検討されている。
しかしながら、一般的なポリイミド樹脂は、高い芳香環密度により、茶色又は黄色に着色し、可視光線領域での透過率が低く、透明性が要求される分野に用いることは困難であった。
このようなポリイミドの透明性を向上する課題に対して、以下の非特許文献1には、2,2−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(以下、TFMBとも記す。)と特定の構造を含む酸二無水物を用いることで、透過率及び色相の透明度を向上させたポリイミドが開示されている。
他方、以下の特許文献1には、ポリイミド膜のガラス転移温度やヤング率を低くするために、ポリイミドにシリコーンジアミンなどの柔軟な骨格をランダム共重合で導入することが開示されている。
また、以下の特許文献2には、ポリイミドのガラス転移温度やヤング率を維持したまま、残留応力を低減する目的で柔軟なケイ素含有ジアミンをブロック共重合で導入することが開示されている。
さらに、以下の特許文献3の実施例11には、特定の脂環式テトラカルボン酸二無水物とフッ素系ジアミン、ケイ素含有ジアミンを共重合することにより、高Tg、透明性、高密着性、低そり性を発現するポリイミドを生成しうるポリイミド前駆体が開示されている。
特開2007−246920号公報 国際公開第2012/118020号パンフレット 国際公開第2011/122198号パンフレット
最新ポリイミド(基礎と応用)日本ポリイミド研究会編 P152
前記した2,2−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジンと特定の構造を含む酸二無水物を用いることで透過率及び色相の透明度を向上させた非特許文献1に記載されたポリイミドであっても、その機械的特性及び熱特性は、例えば、半導体絶縁膜、TFT−LCD絶縁膜、電極保護膜及びフレキシブルディスプレイ用耐熱性無色透明基板として用いるためには十分なものではなかった。
フレキシブルディスプレイ用無色透明基板にポリイミド樹脂を用いる際には、通常は、サポートガラスのような支持体の上にポリイミド膜を作製し、更にポリイミド膜の上部には、通常、TFT素子を作製するために、窒化ケイ素や二酸化ケイ素といった無機膜が形成されたりしている。ポリイミドの線膨張係数(以下、CTEとも記す。)が高い場合、無機膜やサポートガラスとポリイミドフィルムとのCTEのミスマッチにより、無機膜やサポートガラスとの間に残留応力が発生し、結果として、サポートガラス基板が反ってしまう、また、TFT素子の性能が低下してしまうという問題が生じる。このため、ポリイミドの残留応力を低くするという課題もある。
また、ポリイミドに色づきや曇り、濁りがあると、ディスプレイの画質が低下するという問題があり、黄色度(以下、YI値とも記す。)をできるだけ低くし、可視光における全光線透過率を上げる必要もある。
一般に、残留応力を低減するには、ポリイミド膜のCTEを低くするか、ガラス転移温度(以下、Tgとも記す)を下げるか、ヤング率を下げる方法が知られている。
一般に、CTEを下げるには強直なポリイミド構造を採用することが知られているが、分子を強直にすると、分子内、分子間の電荷移動錯体の形成が進み、黄色度が上がり、無色透明性が損なわれるという問題があった。
前記したように、特許文献1に開示されるように、ポリイミド膜のガラス転移温度やヤング率を低くするために、ポリイミドにシリコーンジアミンなどの柔軟な骨格をランダム共重合で導入することは知られている。この場合、光学的な透明性は損なわれないが、通常280℃以上で行われるTFT素子作製工程でポリイミド膜が軟化し、TFT素子の性能に悪影響を与えるという問題があるため、ガラス転移温度は、TFT素子が作製される温度領域以上であることが求められている。また、ヤング率が低いと、フレキシブルディスプレイの機械強度が下がり、ディスプレイそのものの剛性が失われるという問題があるため、ヤング率が高いことが求められている。さらに、ディスプレイの突き刺し強度の関係から高伸度で引っ張り強度が高いポリイミド材料が好ましい。
前記したように、特許文献2には、ポリイミドのガラス転移温度やヤング率を維持したまま、残留応力を低減する目的で柔軟なケイ素含有ジアミンをブロック共重合で導入することが開示されている。しかしながら、特許文献2の比較例4に記載されるように、特殊な溶媒の組み合わせを使用しない限り、通常、ケイ素含有ジアミンを共重合すると、シリコーン部分の相分離が進み、屈折率がそれぞれ異なる海島構造の島部分の構造が大きくなることが影響し、光学的には全光線透過率が下がる状態となる。沸点の低い特殊な溶媒の組み合わせを利用する場合、ポリイミド前駆体を基板にバーコートなどで塗布した後に、室温で数時間放置をすると、ヘイズが発生し、塗膜が白濁する場合があり、放置時間を管理する必要があった。
また、特許文献2の実施例に記載されるように、ガラス転移温度が450℃以上である場合、残留応力低減の効果が充分に得られないという問題があった。さらに、目標とする残留応力の低下効果を得るために、シリコーン部分の導入量を増やすと、シリコーン部分の相分離が進み、結果として全光線透過率が下がるという問題もあった。
さらに、前記したように、特許文献3の実施例11には、特定の脂環式テトラカルボン酸二無水物とフッ素系ジアミン、ケイ素含有ジアミンを共重合することにより、高Tg、透明性、高密着性、低そり性を発現するポリイミドを生成しうるポリイミド前駆体が開示されている。フレキシブルデバイスの基材としてポリイミドを用いる場合、ポリイミドフィルムと窒化ケイ素や二酸化ケイ素といった無機膜を含む当該デバイスが曲げ耐性を有することが求められる。本発明者らが確認したところ、当該ポリイミド前駆体から得られるポリイミドの場合、曲げ耐性が不十分であるという問題があった(本願明細書比較例8参照)。
前記した様々な問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、無色透明であり、無機膜との間に発生する残留応力が低く、機械的物性及び熱物性に優れ、さらに当該ポリイミドフィルムを含むフレキシブルデバイスが優れた曲げ耐性を有しうる、ポリイミドフィルムを製造することができるポリイミド前駆体及びそれを含有する樹脂組成物、ポリイミドフィルム及びその製造方法、並びに、積層体及びその製造方法を提供することである。
本発明者らは、かかる課題を解決すべく鋭意研究し実験を重ねた結果、特定構造のポリイミド前駆体をイミド化したポリイミドが、無色透明であると共に、無機膜との間に発生する残留応力が低く、さらに機械的物性及び熱物性に優れ、さらに当該ポリイミドフィルムを含むフレキシブルデバイスが優れた曲げ耐性を有しうることを見出し、かかる知見に基づき、本発明を完成するに至ったものである。
すなわち、本発明は、以下の通りのものである。
[1] 下記式(A):
Figure 0005948545
で表されるジアミンを含むモノマー成分から得られ、かつ、下記一般式(B):
Figure 0005948545
{式中、複数あるRとRは、それぞれ独立に、炭素数1〜20の一価の有機基であり、そしてhは、3〜200の整数である。}で表される構造単位を有し、さらに少なくとも下記一般式(1):
Figure 0005948545
{式中、複数あるR は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の一価の脂肪族炭化水素、又は芳香族基であり、X は、複数ある場合それぞれ独立に、炭素数4〜32の4価の有機基であり、そしてnは、2〜100の整数である。}で表されるユニット1、及び下記一般式(2):
Figure 0005948545
{式中、複数あるR は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の一価の脂肪族炭化水素、又は芳香族基であり、複数あるR は、それぞれ独立に、炭素数3〜20の二価の脂肪族炭化水素、又は芳香族基であり、複数あるR とR は、それぞれ独立に、炭素数1〜3の一価の脂肪族炭化水素、又は炭素数6〜10の芳香族基であり、X は、複数ある場合それぞれ独立に、炭素数4〜32の4価の有機基であり、lは、3〜50の整数であり、そしてmは、1〜100の整数である。}で表されるユニット2を含有するポリイミド前駆体であって、これを加熱硬化させた場合、150℃〜380℃の温度領域に少なくとも1つのガラス転移温度を有し、0℃〜150℃の温度領域(両端を含まない)にガラス転移温度を有さず、そしてそのイミド基濃度が2.00〜3.70mmol/gである、溶媒を含んでいてもよいポリイミド樹脂が得られることを特徴とする前記ポリイミド前駆体。
[2]前記ポリイミド前駆体が、下記一般式(C):
Figure 0005948545
{式中、複数あるRは、それぞれ独立に、単結合又は炭素数1〜20の二価の有機基であり、複数あるR、R、及びRは、それぞれ独立に、炭素数1〜20の一価の有機基であり、L、L、及びLは、それぞれ独立に、アミノ基、酸無水物基、カルボキシル基、ヒドロキシ基、エポキシ基、メルカプト基、及びRからなる群より選ばれる1つの基であり、Rは、炭素数1〜20の一価の有機基であり、jは、3〜200の整数であり、そしてkは、0〜197の整数である。}で表されるシリコーン化合物をモノマー成分として用いることにより得られる、前記[1]に記載のポリイミド前駆体。
[3]前記一般式(C)におけるLとLが、それぞれ独立に、アミノ基又は酸無水物基であり、そしてLはRである、前記[1]又は[2]に記載のポリイミド前駆体。
[4]前記一般式(C)におけるLとLが共にアミノ基である、前記[3]に記載のポリイミド前駆体。
]前記ポリイミド前駆体が、前記一般式(1)で表されるユニット1、及び前記一般式(2)で表されるユニット2に代えて又は追加して、下記一般式(4):
Figure 0005948545
{式中、複数あるRは、それぞれ独立に、炭素数3〜20の三価の脂肪族炭化水素、又は芳香族基であり、複数あるRは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の一価の脂肪族炭化水素、又は芳香族基であり、複数あるRとRは、それぞれ独立に、炭素数1〜3の一価の脂肪族炭化水素、又は炭素数6〜10の芳香族基であり、qは3〜50の整数であり、そしてpは、1〜100の整数である。}で表されるユニット2を含有する、前記[]に記載のポリイミド前駆体。
]前記[1]〜[]のいずれかに記載のポリイミド前駆体と、下記一般式(D):
Figure 0005948545
{式中、Xは、複数ある場合それぞれ独立に、炭素数4〜32の4価の有機基であり、複数あるRは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の一価の脂肪族炭化水素、又は芳香族基であり、そしてrは、1〜100の整数である。}で表されるポリイミド前駆体との混合物。
]加熱硬化させた場合、20μm膜厚での黄色度が10以下であるポリイミド樹脂が得られる、前記[]〜[]のいずれかに記載のポリイミド前駆体又はその混合物。
]前記ユニット1及び前記ユニット2の酸二無水物由来成分が、ピロメリット酸二無水物(PMDA)由来の成分、及びビフェニルテトラカルボン酸(BPDA)由来の成分からなる群と、4,4’−オキシジフタル酸二無水物(ODPA)由来の成分、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物(6FDA)由来の成分、シクロヘキサン−1,2,4,5−テトラカルボン酸二無水物(CHDA)由来の成分、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物(DSDA)由来の成分、4,4’−ビフェニルビス(トリメリット酸モノエステル酸無水物)(TAHQ)由来の成分、及び9,9’−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)フルオレン二無水物(FLDA)由来の成分からなる群とから、それぞれ一つ以上選ばれる組み合わせを含み、かつ、該組み合わせが、前記ユニット1及び前記ユニット2の酸二無水物由来成分の総量に対し60モル%以上で含まれる、前記[1]、[5]〜[7]のいずれかに記載のポリイミド前駆体又はその混合物。
]前記ユニット1及び前記ユニット2の酸二無水物由来成分が、ピロメリット酸二無水物(PMDA)由来の成分と、4,4’−オキシジフタル酸二無水物(ODPA)由来の成分との組み合わせであり、該ODPA由来成分のモル数/(該PMDA由来成分のモル数+該ODPA由来成分のモル数)が0.2〜0.8の割合である、前記[]に記載のポリイミド前駆体又はその混合物。
10]前記ポリイミド前駆体の一部がイミド化されている、前記[1]〜[]のいずれかに記載のポリイミド前駆体又はその混合物。
11]溶媒に溶解して支持体の表面に展開した後、窒素雰囲気下350℃でイミド化した場合、20μm膜厚での黄色度が10以下、破断強度が200MPa以上であり、かつ、10μm膜厚で残留応力が20MPa以下であるポリイミド樹脂が得られる、前記[1]〜[10]のいずれかに記載のポリイミド前駆体又はその混合物。
12]フレキシブルデバイスの製造に用いられる、前記[1]〜[11]のいずれかに記載のポリイミド前駆体又はその混合物。
13]前記[1]〜[12]のいずれかに記載のポリイミド前駆体又はその混合物と、溶媒とを含有する樹脂組成物。
14]前記[13]に記載の樹脂組成物を、支持体の表面上に展開し、次いで、該支持体及び該樹脂組成物を加熱して前記ポリイミド前駆体又はその混合物をイミド化して形成されることを特徴とするポリイミドフィルム。
15]下記式(A):
Figure 0005948545
で表されるジアミン由来の構造単位を有し、かつ、下記一般式(B):
Figure 0005948545
{式中、複数あるRとRは、それぞれ独立に、炭素数1〜20の一価の有機基であり、そしてhは、3〜200の整数である。}で表される構造単位を有するポリイミドフィルムであって、150℃〜380℃の温度領域に少なくとも1つのガラス転移温度を有し、0℃〜150℃の温度領域(両端を含まない)にガラス転移温度を有さず、そしてそのイミド基濃度が2.00〜3.70mmol/gであるポリイミドフィルム。
16]前記[13]に記載の樹脂組成物を、支持体の表面上に展開する工程と、
該支持体及び該樹脂組成物を加熱して前記ポリイミド前駆体をイミド化してポリイミドフィルムを形成する工程と、
該ポリイミドフィルムを該支持体から剥離して該ポリイミドフィルムを得る工程と、
を具備することを特徴とするポリイミドフィルムの製造方法。
17]支持体及びポリイミド膜を具備し、該支持体の表面上に前記[13]に記載の樹脂組成物を展開し、該支持体及び該樹脂組成物を加熱して前記ポリイミド前駆体をイミド化してポリイミド膜を形成して得られることを特徴とする積層体。
18]支持体の表面上に前記[13]に記載の樹脂組成物を展開する工程と、
該支持体及び該樹脂組成物を加熱して前記ポリイミド前駆体をイミド化してポリイミド膜を形成して、該支持体及び該ポリイミド膜で構成された積層体を得る工程と、
を具備することを特徴とする積層体の製造方法。
19]前記[13]に記載の樹脂組成物を加熱して前記ポリイミド前駆体をイミド化して得られるポリイミド膜及び無機膜を具備するフレキシブル基板。
本発明に係るポリイミド前駆体を用いれば、無色透明であり、無機膜との間に発生する残留応力が低く、機械的物性及び熱安定性に優れ、さらに当該ポリイミドフィルムを含むフレキシブルデバイスが優れた曲げ耐性を有しうる、ポリイミドフィルムを製造することが可能となる。
以下、本発明の一実施の形態(以下、「実施の形態」と略記する。)について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
本発明の実施の形態に係るポリイミド前駆体は、下記式(A):
Figure 0005948545
で表されるジアミンを含むモノマー成分より得られ、かつ、下記一般式(B):
Figure 0005948545
{式中、複数あるRとRは、それぞれ独立に、炭素数1〜20の一価の有機基であり、そしてhは、3〜200の整数である。}で表される構造単位を有するポリイミド前駆体であって、これを加熱硬化させた場合、150℃〜380℃の温度領域に少なくとも1つのガラス転移温度を有し、0℃〜150℃の温度領域(両端を含まない)にガラス転移温度を有さず、そしてそのイミド基濃度が2.00〜3.70mmol/gである、溶媒を含んでいてもよいポリイミド樹脂が得られることを特徴とする。
前記式(A)のジアミンを含むモノマー成分より得られ、かつ、前記一般式(B)で表される構造単位を有するポリイミド前駆体とは、式(A)で表されるジアミンと、テトラカルボン酸二無水物、及びこれらの反応性誘導体を反応させて得られるポリイミド前駆体であって、一般式(B)の構造単位を有するポリイミド前駆体を指す。反応性誘導体としては、該カルボン酸の酸エステル化物、該カルボン基の酸クロライドなどが挙げられる。
前記式(A)で表される化合物としては、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)ベンジジンが挙げられ、これらの中でも2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジンは、得られるポリイミドのYI値、透明性の観点から好ましい。
前記一般式(B)において複数のRとRは、それぞれ独立に、炭素数1〜20の一価の有機基を示し、hは、3〜200の整数を示す。
とRにおける炭素数1〜20の一価の有機基としては、炭素数1〜20の一価の炭化水素基、炭素数1〜20の一価のアミノ基、アルコキシ基、エポキシ基等を挙げることができる。RとRにおける炭素数1〜20の一価の炭化水素基としては、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜20のシクロアルキル基、炭素数6〜20のアリール基等が挙げられる。炭素数1〜20のアルキル基としては、炭素数1〜10のアルキル基であることが好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等が挙げられる。前記炭素数3〜20のシクロアルキル基としては、炭素数3〜10のシクロアルキル基であることが好ましく、具体的には、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。前記炭素数6〜20のアリール基としては、炭素数6〜12のアリール基であることが好ましく、具体的には、フェニル基、トリル基、ナフチル基等が挙げられる。前記R、Rにおける炭素数1〜20の一価のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロピルオキシ基、ブトキシ基、フェノキシ基、プロペニルオキシ基およびシクロヘキシルオキシ基等が挙げられる。
前記一般式(B)における複数あるRとRは、炭素数1〜3の一価の脂肪族炭化水素、又は炭素数6〜10の芳香族基であることが、得られるポリイミド膜が高耐熱性と低残留応力を兼ね備える観点から好ましい。ここで、炭素数1〜3の一価の脂肪族炭化水素は、好ましくはメチル基であり、前記炭素数6〜10の芳香族基は、好ましくはフェニル基である。
前記一般式(B)中のhは、3〜200の整数であり、好ましくは10〜200、より好ましくは20〜150、さらに好ましくは30〜100、特に好ましくは35〜80の整数である。hが2以下であると、ポリイミド前駆体から得られるポリイミドの残留応力が悪化する(大きくなる)場合があり、hが200を超えると、ポリイミド前駆体と溶媒からなるワニスが白濁したり、ポリイミドの機械強度が低下するなどの問題が生じる場合がある。
前記一般式(B)で表される構造単位を有するポリイミド前駆体は、下記一般式(C):
Figure 0005948545
{式中、複数あるRは、それぞれ独立に、単結合又は炭素数1〜20の二価の有機基であり、複数あるR、R、及びRは、それぞれ独立に、炭素数1〜20の一価の有機基であり、L、L、及びLは、それぞれ独立に、アミノ基、酸無水物基、カルボキシル基、ヒドロキシ基、エポキシ基、メルカプト基、及びRからなる群より選ばれる1つの基であり、Rは、炭素数1〜20の一価の有機基であり、jは、3〜200の整数であり、そしてkは、0〜197の整数である。}で表されるシリコーン化合物をモノマー成分として用いることにより得られる記載のポリイミド前駆体である。
前記一般式(C)において、複数のRは、各々独立に、単結合又は炭素数1〜20の二価の有機基を示す。前記Rにおける炭素数1〜20の二価の有機基としては、メチレン基、炭素数2〜20のアルキレン基、炭素数3〜20のシクロアルキレン基、炭素数6〜20のアリーレン基等が挙げられる。前記炭素数2〜20のアルキレン基としては、炭素数2〜10のアルキレン基であることが好ましく、ジメチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基等が挙げられる。前記炭素数3〜20のシクロアルキレン基としては、炭素数3〜10のシクロアルキレン基であることが好ましく、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロヘプチレン基等が挙げられる。その中でも炭素数3〜20の二価の脂肪族炭化水素が好ましい。前記炭素数6〜20のアリーレン基としては、炭素数3〜20の芳香族基が好ましく、フェニレン基、ナフチレン基等が挙げられる。
は、前記一般式(B)中のR及びRと同義であり、jは3〜200の整数を示し、kは0〜197の整数を示す。
、L、及びLは、それぞれ独立に、アミノ基、酸無水物基、カルボキシル基、ヒドロキシ基、エポキシ基、メルカプト基、及びRからなる群より選ばれる1つの基である。Rは、炭素数1〜20の一価の有機基である。
前記アミノ基としては、アミノ基及びその反応性誘導体も含まれる。反応性誘導体としては、イソシアネート化合物、ビス(トリアルキルシリル)アミノなどが挙げられる。L、L、及びLがアミノ基である、化合物の具体例としては、両末端アミノ変性メチルフェニルシリコーン(信越化学社製;X22−1660B−3(数平均分子量4,400)、X22−9409(数平均分子量1,300))、両末端アミノ変性ジメチルシリコーン((信越化学社製;X22−161A(数平均分子量1,600)、X22−161B(数平均分子量3,000)、KF8012(数平均分子量4,400)、東レダウコーニング製; BY16−835U(数平均分子量900))、チッソ社製:サイラプレーンFM3311(数平均分子量1000))などが挙げられる。
前記酸無水物基としては、酸無水物基及びその反応性誘導体も含まれる。反応性誘導体としては、該カルボキシル基の酸エステル化物、該カルボキシル基の酸クロライドなどが挙げられる。前期酸無水物基のL、L、及びLが酸無水物基である具体例としては、下記式:
Figure 0005948545
で表される少なくとも1種のアシル化合物等が挙げられる。
、L、及びLが酸無水物基である化合物の具体例としては、X22−168AS(信越化学製、数平均分子量1,000)、X22−168A(信越化学製、数平均分子量2,000)、X22−168B(信越化学製、数平均分子量3,200)、X22−168−P5−8(信越化学製、数平均分子量4,200)、DMS−Z21(ゲレスト社製、数平均分子量600〜800)などが挙げられる。
、L、及びLがヒドロキシ基である化合物の具体例としては、KF−6000(信越化学製、数平均分子量900)、KF-6001(信越化学製、数平均分子量1,800)、KF−6002(信越化学製、数平均分子量3,200)、KF−6003(信越化学製、数平均分子量5,000)などが挙げられる。当該ヒドロキシ基を有する化合物は、他のテトラカルボン酸二無水物モノマーと反応すると考えられる。
、L、及びLがエポキシ基である化合物の具体例としては、両末端エポキシタイプである、X22−163(信越化学製、数平均分子量400)、KF-105(信越化学製、数平均分子量980)、X22−163A(信越化学製、数平均分子量2,000)、X22−163B(信越化学製、数平均分子量3,500)、X22−163C(信越化学製、数平均分子量5,400)、両末端脂環式エポキシタイプである、X22−169AS(信越化学製、数平均分子量1,000)、X22−169B(信越化学製、数平均分子量3,400)などが挙げられる。当該エポキシ基を有する化合物は、他のジアミンモノマーと反応すると考えられる。
、L、及びLがメルカプト基である化合物の具体例としては、X22−167B(信越化学製、数平均分子量3,400)、X22−167C(信越化学製、数平均分子量4,600)などが挙げられる。該メルカプト基を有する化合物は、他のテトラカルボン酸二無水物モノマーと反応すると考えられる。
、L、及びLは、それぞれ独立に、アミノ基、酸無水物基、カルボキシル基、ヒドロキシ基、エポキシ基、メルカプト基、及びRからなる群より選ばれる1つの基であるが、ポリイミド前駆体の分子量向上の観点、又は得られるポリイミドの耐熱性の観点から、それぞれ独立に、アミノ基、酸無水物基、及びRからなる群より選ばれる1つの基であることが好ましく、さらにポリイミド前駆体と溶媒からなるワニスの白濁回避の観点、又はコストの観点から、それぞれ独立に、アミノ基であることがより好ましい。
前記一般式(C)中のj、及びkは、前記一般式(B)中のhと同義である。
本発明の実施の形態に係るポリイミド前駆体としては、下記一般式(1)で表されるユニット1、及び下記一般式(2)又は一般式(4)で表されるユニット2を含有するポリイミド前駆体であることが好ましい。
Figure 0005948545
{式中、複数あるRは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の一価の脂肪族炭化水素、又は芳香族基であり、Xは、複数ある場合それぞれ独立に、炭素数4〜32の4価の有機基であり、そしてnは、1〜100の整数である。}。
Figure 0005948545
{式中、複数あるRは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の一価の脂肪族炭化水素、又は芳香族基であり、複数あるRは、それぞれ独立に、炭素数3〜20の二価の脂肪族炭化水素、又は芳香族基であり、複数あるRとRは、それぞれ独立に、炭素数1〜3の一価の脂肪族炭化水素、又は炭素数6〜10の芳香族基であり、Xは、複数ある場合それぞれ独立に、炭素数4〜32の4価の有機基であり、lは、3〜50の整数であり、そしてmは、1〜100の整数である。}。
Figure 0005948545
{式中、複数あるRは、それぞれ独立に、炭素数3〜20の三価の脂肪族炭化水素、又は芳香族基であり、複数あるRは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の一価の脂肪族炭化水素、又は芳香族基であり、複数あるRとRは、それぞれ独立に、炭素数1〜3の一価の脂肪族炭化水素、又は炭素数6〜10の芳香族基であり、qは3〜50の整数であり、そしてpは、1〜100の整数である。}。
本実施の形態に係るポリイミド前駆体において、前記一般式(1)に示すユニット1は、ジアミン由来の成分として、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(以下、TFMBとも記す。)由来の成分と、有機基Xを有する酸二無水物由来成分とを含む。他方、前記一般式(2)又は一般式(4)に示すユニット2は、ジアミン由来成分としてケイ素基含有ジアミン由来の成分と、有機基Xを有する酸二無水物由来成分、又はジアミン由来の成分として、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(以下、TFMBとも記す。)由来の成分と、酸二無水物由来の成分としてケイ素基含有酸二無水物とを含む。
上述のユニット1は、ポリアミド酸誘導体を加熱硬化させてなるポリイミド樹脂膜において、150〜380℃の範囲にTgを発現させるための部分である。ユニット1とユニット2の繰り返しがランダム構造になると、0℃〜150℃の間にTgを発現する場合があるので、ユニット1とユニット2は、ブロック共重合体であることが好ましい。ただし、目的とするTgを発現させることができる範囲において、ユニット1とユニット2の繰り返しがランダム構造を少量含むことは排除しない。
イミド基濃度(mmol/g)とは、イミド化率が100モル%であると仮定したときのポリイミド単位重量当たりのイミド基数を意味する。本実施の形態では、ポリイミドのイミド基濃度は、折り曲げ耐性の観点から、2.00〜3.70mmol/gであり、2.34〜3.70mmol/gが好ましく、2.78〜3.39mmol/gがより好ましい。
折り曲げ耐性が良好なイミド基濃度の範囲が上記範囲である理由は不明確であるが、ポリイミド膜の靭性が関与していると考えられる。
<酸二無水物由来成分>
以下、ユニット1に含まれる有機基Xを有する酸二無水物由来成分と、ユニット2に含まれる有機基Xを有する酸二無水物由来成分について説明する。
上記一般式(1)及び一般式(2)で表されるポリイミド前駆体のXとXは、同一でも、相違してもよい。酸二無水物由来成分は、具体的には、炭素数が8〜36の芳香族テトラカルボン酸二無水物、及び炭素数が6〜36の脂環式テトラカルボン酸二無水物から選択される化合物が好ましい。
さらに、具体的には、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物(以下、6FDAとも記す。)、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フラニル)−3−メチル−シクロヘキセン−1,2ジカルボン酸無水物、ピロメリット酸二無水物(以下、PMDAとも記す。)、1,2,3,4−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(以下、BPDAとも記す。)、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、メチレン−4,4’−ジフタル酸二無水物、1,1−エチリデン−4,4’−ジフタル酸二無水物、2,2−プロピリデン−4,4’−ジフタル酸二無水物、1,2−エチレン−4,4’−ジフタル酸二無水物、1,3−トリメチレン−4,4’−ジフタル酸二無水物、1,4−テトラメチレン−4,4’−ジフタル酸二無水物、1,5−ペンタメチレン−4,4’−ジフタル酸二無水物、4,4’−オキシジフタル酸二無水物(以下、ODPAとも記す。)、チオ−4,4’−ジフタル酸二無水物、スルホニル−4,4’−ジフタル酸二無水物、1,3−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ベンゼン二無水物、1,3−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ベンゼン二無水物、1,4−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ベンゼン二無水物、1,3−ビス[2−(3,4−ジカルボキシフェニル)−2−プロピル]ベンゼン二無水物、1,4−ビス[2−(3,4−ジカルボキシフェニル)−2−プロピル]ベンゼン二無水物、ビス[3−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]メタン二無水物、ビス[4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]メタン二無水物、2,2−ビス[3−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物、2,2−ビス[4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ジメチルシラン二無水物、1,3−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−アントラセンテトラカルボン酸二無水物、1,2,7,8−フェナントレンテトラカルボン酸二無水物、エチレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物(以下、CBDAとも記す)、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、シクロヘキサン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水物、シクロヘキサン−1,2,4,5−テトラカルボン酸二無水物(以下、CHDAと記す。)、3,3’,4,4’−ビシクロヘキシルテトラカルボン酸二無水物、カルボニル−4,4’−ビス(シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸)二無水物、メチレン−4,4’−ビス(シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸)二無水物、1,2−エチレン−4,4’−ビス(シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸)二無水物、1,1−エチリデン−4,4’−ビス(シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸)二無水物、2,2−プロピリデン−4,4’−ビス(シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸)二無水物、オキシ−4,4’−ビス(シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸)二無水物、チオ−4,4’−ビス(シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸)二無水物、スルホニル−4,4’−ビス(シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸)二無水物、ビシクロ[2,2,2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、rel−[1S,5R,6R]−3−オキサビシクロ[3,2,1]オクタン−2,4−ジオン−6−スピロ−3’−(テトラヒドロフラン−2’,5’−ジオン)、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−ジカルボン酸無水物、エチレングリコール−ビス−(3,4−ジカルボン酸無水物フェニル)エーテル、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物(以下、DSDAともいう。)由来の成分、4,4’−ビフェニルビス(トリメリット酸モノエステル酸無水物)(以下TAHQともいう)由来の成分、9,9’−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)フルオレン二無水物(以下、FLDAともいう。)などが挙げられる。
その中でも、PMDAが、CTEの低減、耐薬品性の向上、ガラス転移温度(Tg)向上、機械伸度向上の観点で好ましい。また、6FDA、ODPAが、黄色度の低下、機械伸度向上の観点で好ましい。また、BPDAが、残留応力の低減、耐薬品性の向上、Tg向上、機械伸度向上の観点で好ましい。また、CHDAが、残留応力の低減、黄色度の低下の観点で好ましい。これらの中でも、高Tg、低CTEを発現する強直構造のPMDA及びBPDAからなる群から選ばれるテトラカルボン酸二無水物と、黄色度が低い、6FDA、ODPA、DSDA、TAHQ、FLDA及びCHDAからなる群から選ばれるテトラカルボン酸二無水物と、を組み合わせて使用することが、残留応力低下、黄色度低下、及び、全光線透過率の向上の観点から好ましい。
中でも、上記効果に加えて、高伸度、耐薬品性の向上、及び、高ヤング率の観点から、PMDA又はBPDAと、ODPAとを組み合わせて、全酸二無水物由来の成分の60モル%以上で使用することが好ましく、70%以上であることがより好ましく、80%以上であることがさらに好ましく、100%であってもよい。
さらに、好ましい組み合わせとしては、PMDAとODPAとの組み合わせであり、ODPAのモル数/(PMDAのモル数+ODPAのモル数)が0.2〜0.8の割合にあることが好ましく、さらに好ましくは0.4〜0.6の割合が黄色度低下と全光線透過率の向上と残留応力低下のバランスの観点から最も好ましい。
<ジアミン由来成分>
また、本実施の形態に係るポリイミド前駆体は、ユニット1において、ジアミン成分として、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(以下、TFMBとも記す。)由来の成分を含有する。TFMB由来の成分は、ポリイミドフィルムの好適な黄色度、全光線透過率の向上、無機膜との間に生じる残留応力の低下、及び高Tg、破断強度を得る観点から、全ジアミン由来の成分の60モル%以上であることが好ましく、70モル%以上であることがより好ましく、80モル%以上であることがさらに好ましい。
また、本実施の形態に係るポリイミド前駆体は、ユニット2において、TFMB以外のジアミン成分として、ケイ素数2〜50の2価のケイ素含有基を有するジアミン類(以下、単にケイ素含有ジアミン類ともいう。)を含む。ケイ素含有ジアミン類としては、例えば、前記一般式(C)のLとLがアミノ基である下記一般式(3):
Figure 0005948545
{式中、Rは二価の炭化水素基を示し、それぞれ同一でも異なっていてもよく、複数のR及びRは一価の炭化水素基を示し、それぞれ同一でも異なっていてもよく、そしてlは3〜200の整数を表す。)で示されるジアミノ(ポリ)シロキサンを好適に用いることができる。
上記一般式(3)中のRの好ましい構造として、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、フェニレン基などを挙げることができる。また、R及びRについての好適な例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、フェニル基などを挙げることができる。
上記一般式(3)に示す化合物としては、具体的には、両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400)、X22−9409(数平均分子量1300))、両末端アミノ変性ジメチルシリコーン(信越化学社製:X22−161A(数平均分子量1600)、X22−161B(数平均分子量3000)、KF8021(数平均分子量4400)、東レダウコーニング製:BY16−835U(数平均分子量900)チッソ社製:サイラプレーンFM3311(数平均分子量1000))などが挙がられる。これらの中で、両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイルが、耐薬品性向上、Tgの向上の観点から好ましい。
ケイ素含有ジアミン類の共重合割合は、全ポリイミド前駆体の質量に対して、2〜30質量%の範囲が好ましい。2質量%以下では、無機膜との間に発生する応力の低下効果や黄色度の低下効果が少なく、結果として残留応力や黄色度が高くなる。30質量%以上では、著しく耐薬品性が低下し、全光線透過率が低下、Tgも低下する。さらに、ケイ素含有ジアミン類の共重合割合は、好ましくは、5質量%〜25質量%であり、10質量%〜20質量%が、耐薬品性、全光線透過率、黄色度、Tg、残留応力の観点から最も好ましい。
本実施の形態に係るポリイミド前駆体は、その性能を損なわない範囲で、TFMB及びケイ素含有ジアミン類以外のジアミン由来の成分を含んでもよい。例えば、炭素数が6〜30の芳香族ジアミンが好ましい態様として挙げられる。
具体的には、4,4’−(又は3,4’−、3,3’−、2,4’−)ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−(又は3,3’−)ジアミノジフェニルスルフォン、4,4’−(又は3,3’−)ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’−ベンゾフェノンジアミン、3,3’−ベンゾフェノンジアミン、4,4’−ジ(4−アミノフェノキシ)フェニルスルフォン、4,4’−ジ(3−アミノフェノキシ)フェニルスルフォン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2−ビス{4−(4−アミノフェノキシ)フェニル}プロパン、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、2,2’−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2,2’,6,6’−テトラメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’,6,6’−テトラトリフルオロメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、ビス{(4−アミノフェニル)−2−プロピル}1,4−ベンゼン、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−アミノフェノキシフェニル)フルオレン、3,3’−ジメチルベンチジン、3,3’−ジメトキシベンチジン、3,5−ジアミノ安息香酸などの芳香族ジアミン、2,6−ジアミノピリジン、2,4−ジアミノピリジン、ビス(4−アミノフェニル−2−プロピル)−1,4−ベンゼン、3,3’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニル(3,3’−TFDB)、2,2’−ビス[3(3−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン(3−BDAF)、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(4−BDAF)、2,2’−ビス(3−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン(3,3’−6F)、2,2’−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン(4,4’−6F)から選ばれる1種以上が挙げられる。
本実施の形態に係る上記一般式(1)及び一般式(2)に記載されるポリイミド前駆体において、ユニット1の繰り返し数は、平均で、2〜500が好ましく、5〜300がより好ましく、10〜200が最も好ましい。また、ユニット2の繰り返し数は、1分子あたりの平均で、1〜300が好ましく、1〜200がより好ましく、1〜100が最も好ましい。ユニット1の繰り返し数が500を超え、また、ユニット2の繰り返し数が300を超えると、該ポリイミド前駆体の溶媒に対する溶解性が悪化するために好ましくない。
ユニット1の繰り返し数をユニット2の繰り返し数で割った値で定義される比(以下、ユニット比という。)は、使用する原料の種類や分子量にもよるが、0.5〜300が好ましく、5〜200がより好ましい。
本実施の形態に係るポリイミド樹脂は、ユニット1の構造に由来するガラス転移温度を、150℃〜380℃の領域Aに有し、ユニット2に含まれるシロキサン構造に由来するガラス転移温度を、−150℃〜0℃の領域Bに有し、該領域Aと該領域Bの間の0℃〜150℃(両端を含まない)の領域Cにはガラス転移温度を有さないという特徴を有する。上述のユニット比の値が0.5以上であることで、硬化後のポリイミド樹脂の耐熱性が充分なものとなり好ましく、他方、300以下であることで、残留応力を低くすることができる。
なお、耐熱性の観点から、ユニット1の構造に由来するガラス転移温度を200〜380℃の領域A1に有することがより好ましく、250〜380℃の領域A2’に有することがさらに好ましい。ユニット1の構造に由来するガラス転移温度が380℃以下であることで、残留応力が良好となるという観点から好ましい。また、窒化ケイ素や二酸化ケイ素といった無機膜をCVD法やスパッタ法を利用してポリイミド上に作製する上で、無機膜のアニール温度を向上し、無機膜のガスバリア性といった性能を向上できるという観点から、ポリイミドのガラス転移温度は、150℃以上であることが好ましく、250℃以上がより好ましく、300℃以上であることが更に好ましい。
一方、シリコーンジアミンが高分子量(具体的には、平均分子量3000以上)である場合、上記のようなブロック共重合体を形成しなくても、得られるポリイミドが高いガラス転移温度を維持しつつ、無機膜との低い残留応力を発現しうる。高分子量の場合、シリコーン単位自体が長鎖シロキサン構造をとっており、上記ブロック構造と同じ働きをすると考えられるからである。
ここでシリコーンジアミンが高分子量の場合、官能基濃度が低下するため、仕込みモル数が少なくても、上記高ガラス転移温度と低残留応力を発現しうる。この時、TFMB由来の一般式(1)のユニット1とシリコーンジアミン由来の一般式(2)のユニット2の共重合体に加え、(ユニット2が共重合していない)単独のユニット1のポリイミド前駆体が存在する、ポリイミド前駆体混合物として、すなわち、ブレンド状態で存在することができる。ここで、当該単独のユニット1のポリイミド前駆体の具体例としては、下記一般式(D):
Figure 0005948545
{式中、Xは、複数ある場合それぞれ独立に、炭素数4〜32の4価の有機基であり、複数あるRは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の一価の脂肪族炭化水素、又は芳香族基であり、そしてrは、1〜100の整数である。}で表されるポリイミド前駆体が挙げられる。
上記本実施の形態に係るポリイミド樹脂が、ガラス転移温度を高く維持しつつ、無機膜との残留応力を著しく低減できる理由については、上記シリコーンジアミンのみでなく、前記一般式(C)のL、L、及びLが、それぞれ独立に、酸無水物基、カルボキシル基、ヒドロキシ基、エポキシ基、メルカプト基、及びRからなる群より選ばれる1つの基である、他のシリコーンモノマーについても適用しうると考えられる。
本実施の形態に係るポリイミド前駆体の数平均分子量は、3000〜1000000であることが好ましく、より好ましくは10000〜300000である。該分子量が3000以上であることが、耐熱性や強度を充分なものとする観点で好ましい。1000000以下であることが、溶媒への溶解性を充分なものとする観点で好ましい。
本実施の形態に係るポリイミド樹脂は、領域Aにおけるガラス転移温度を高く維持したままで、無機膜との残留応力を著しく低減できるという、シロキサン構造をランダムに導入したポリイミド樹脂では達成できなかった物性を達成することができる。
すなわち本実施の形態に係るポリイミド樹脂によって、無色透明ポリイミド基板上にTFT素子装置を備えたディスプレイ製造工程に耐えうる耐熱性として高温側のガラス転移温度が150℃〜380℃を有し、かつ、無機膜との残留応力が20MPa以下のポリイミド樹脂が得ることができる。また、より好適な態様においては、ガラス転移温度が240〜380℃で無機膜との残留応力が15MPa以下のポリイミド樹脂を得ることができる。本実施の形態に係るポリイミド樹脂においては、−150〜0℃に有する低温側のガラス転移温度は室温以下であるために、実際のディスプレイ製造工程で必要とされる耐熱性には影響を与えない。
このように本実施の形態に係るポリイミド樹脂が、領域Aにおける高いガラス転移温度を維持したままで、無機膜との低い残留応力を発現する理由については明確ではないが、ポリイミド樹脂中でユニット1に由来する部分と、シロキサン構造に由来する部分とがミクロ相分離し、各ブロックの機能分離が高度に達成されているためと推定される。このことは該樹脂が2つのブロック構造で構成されており、各ブロックの単独構造に由来して、領域Aと領域Bのそれぞれに後述する測定法によって規定されるガラス転移温度が観察されることから示唆される。
すなわち、−150℃〜0℃にガラス転移温度を有するシロキサン構造に由来の部分では、室温以上でゴム状態に転移し流動し始めようとするが、ガラス転移温度が150〜380℃であるユニット1に由来する部分との化学結合のためにポリマー全体としては流動が起こらず、さらにブロック間でミクロ相分離構造を形成しているために、シロキサン構造に由来の部分のミクロな塑性変形により、ユニット1に由来する部分から引き起こされる残留応力を緩和し、室温での無機膜との残留応力が低減されると考えられる。
次に、本実施の形態に係るポリイミド前駆体の合成方法に関して説明する。使用シロキサン構造を含有する原料の分子量が3000以下の場合は、ポリイミド前駆体がシロキサン構造を含むブロックとシロキサン構造を含まない2つのブロックから構成されていることが好ましい。この場合、各ブロックに対応するポリイミド前駆体を別々に調製しておき、その後で両者を混合し、縮合反応に付すことにより、本実施の形態に係るポリイミド前駆体を得ることができる。ここで両ブロックを縮合反応に付すことができるように、片方のブロックのポリイミド前駆体の末端基をカルボン酸無水物基にした場合には、他方のブロックのポリイミド前駆体の末端基はアミノ基になるように、それぞれ原料のテトラカルボン酸二無水物及びジアミン類のモル比を調整する必要がある。この方法では、完全なブロック性を有するポリイミド前駆体を合成することができる。
一方、構成原料であるTFMBの芳香族ジアミンと、ユニット2の原料として反応性が高いケイ素含有ジアミン類を用いる場合には、両ジアミン類の反応性差を利用した合成法が可能になる場合もある。例えば、予め調製したテトラカルボン酸ニ無水物に、TFMBとケイ素含有ジアミン類とを同時に加え、縮合反応に供することにより、ある程度のブロック性を有するポリイミド前駆体を製造することができる。この方法では、完全なブロック性を有するブロック性ポリイミド前駆体を合成することはできないが、ブロック性を有するポリイミド前駆体を合成することができる。ここで、ブロック性を有するとは、加熱硬化後のポリイミド樹脂が前述した領域Aと領域BのそれぞれにTFMBとテトラカルボン酸無水物の重縮合体に由来するガラス転移温度とケイ素含有ジアミン類とテトラカルボン酸無水物の重縮合体に由来するブロック2に由来するガラス転移温度それぞれを示すことをいう。
上述のように、本実施の形態に係るポリイミド前駆体は、加熱硬化させてなるポリイミド樹脂として、高温側の領域Aと低温側の領域Bにそれぞれガラス転移温度が認められる程度のブロック性を有していればよく、完全なブロック性を有することを必須条件とするものではない。また、該領域Aと該領域Bとの間の領域Cにガラス転移温度が認められなければ、ブロック1及びブロック2以外のユニットを含有していても差し支えない。
一方、シリコーンを含む原料が高分子量(具体的には、平均分子量3000以上)である場合、上記のようなブロック共重合体を形成しなくても、シリコーン単位自体が長鎖シロキサン構造をとっており、上記ブロック構造と同じ働きをする。更には、上述のようにブロック構造を作る合成法を採用すると、ポリイミド膜中でのシリコーン部分のドメインが大きくなり、ポリイミド膜が白濁する場合がある。その場合は、シリコーンを含む原料の使用量を削減し、ポリマー中で、シリコーンを含む原料がランダムとなるように、又はユニット2の繰り返し数が1となるように調整する。具体的には、シリコーンジアミンを使用する際には、大量の酸二無水物の中に少量のシリコーンジアミンを加えて、反応が終了した後に、残りのTFMBを加えるか、少量のシリコーンジアミンに大量の酸二無水物を加え、反応が終了した後に、残りのTFMBを加える方法が好ましい。シリコーン酸二無水物を使用する際には、大量のTFMBを溶媒に溶解した後に、シリコーン酸二無水物および他の酸二無水物を適宜添加して、ポリマーを得るのが好ましい。
また、上述のポリアミド酸に、N,N−ジメチルホルムアミドジメチルアセタールやN,N−ジメチルホルムアミドジエチルアセタールを加えて加熱することで、カルボン酸の一部、又は全部をエステル化することで、樹脂の溶液中での室温保管時の粘度安定性を向上することもできる。これらエステル変性ポリアミド酸は、他に、上述のテトラカルボン酸無水物を予め酸無水物基に対して1当量の1価のアルコールと反応させた後、塩化チオニルやジシクロヘキシルカルボジイミドなどの脱水縮合剤と反応させた後、ジアミン類と縮合反応させることでも、得ることができる。
<樹脂組成物>
上述のような本実施の形態に係るポリイミド前駆体は、これを溶媒に溶解した樹脂組成物(ワニス)として用いられる。
より好ましい態様としては、樹脂組成物は、酸二無水物成分及びジアミン成分を、溶媒、例えば有機溶媒に溶解して反応させ、ポリイミド前駆体の一態様であるポリアミド酸及び溶媒を含有するポリアミド酸溶液として製造することができる。ここで、反応時の条件は、特に限定されないが、例えば、反応温度は−20〜150℃、反応時間は2〜48時間である。ケイ素基含有ジアミン類との反応を十分に進めるために、120℃で30分程度を加熱することが好ましい。また、反応時、アルゴンや窒素などの不活性雰囲気であることが好ましい。
また、溶媒は、ポリアミド酸を溶解する溶媒であれば、特に限定されない。公知の反応溶媒として、m−クレゾール、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、アセトン、及びジエチルアセテートから選ばれる1種以上の極性溶媒が有用である。このうち、好ましくは、NMP及びDMAcである。その他、テトラヒドロフラン(THF)、クロロホルムのような低沸点溶液、又はγ−ブチロラクトンのような低吸収性溶媒を用いてもよい。
ポリイミド前駆体の重量平均分子量(Mw)は、5000以上1000000以下であることが好ましく、50000以上500000以下であることがより好ましく、70000以上250000以下であることがさらに好ましい。重量平均分子量が5000以上であると、樹脂組成物を用いて得られる樹脂層の強伸度が改善され、機械物性に優れる。重量平均分子量が1000000以下であると、塗工などの加工の際に所望する膜厚にて滲み無く塗工できる。特に、高い機械伸度を得る観点から、分子量は50000以上であることが好ましい。ここで、重量平均分子量とは、既知の数平均分子量のポリスチレンを標準として、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによって測定される分子量をいう。
上述のポリアミド酸ワニスを作製した後、溶液を130〜200℃で5分〜2時間加熱することで、ポリマーが析出を起こさない程度にポリマーの一部を脱水イミド化したものを使用してもよい。温度と時間をコントロールすることで、イミド化率は制御することができる。部分イミド化をすることで、樹脂溶液の室温保管時の粘度安定性を向上することができる。イミド化率の範囲としては、5%〜70%が溶液への溶解性と保存安定性の観点から好ましい。
<ポリイミドフィルム>
本実施の形態に係るポリイミドフィルムは、本実施の形態に係るポリイミド前駆体及び溶媒を含有する樹脂組成物を、支持体の表面上に展開し、次いで、支持体及び樹脂組成物を加熱してポリイミド前駆体をイミド化して形成される。より具体的には、上述のように、酸二無水物成分及びジアミン成分を有機溶媒中に溶解して反応させて得られるポリアミド酸溶液を用いることができる。
ここで、支持体は、例えば、無アルカリガラス基板などのガラス基板のような無機基板であるが、特に限定されるものではない。
より具体的には、上述のポリイミド前駆体溶液を、無機基板の主面上に形成された接着層上に展開・乾燥し、不活性雰囲気下で230〜500℃の温度にて硬化して、ポリイミドフィルムを形成することができる。
ここで、展開方法としては、例えば、スピンコート、スリットコート、ブレードコートの公知の塗工方法が挙げられる。また、熱処理は、ポリアミド酸溶液を接着層上に展開した後に、主として脱溶媒を目的として300℃以下の温度で1分間〜300分間熱処理し、さらに窒素などの不活性雰囲気下で230℃〜550℃の温度で1分間〜300分間熱処理してポリアミド酸をポリイミド化させる。
また、本実施の形態に係るポリイミドフィルムの厚さは、特に限定されず、10〜200μmの範囲であることが好ましく、より好ましくは10〜50μmである。
<積層体>
本実施の形態に係る積層体は、支持体及びポリイミド膜を具備し、支持体の表面上に本実施の形態に係る樹脂組成物を展開し、支持体及び樹脂組成物を加熱してポリイミド前駆体をイミド化してポリイミド膜を形成して得られる。
この積層体は、例えば、フレキシブルデバイスの製造に用いられる。より具体的には、ポリイミド膜の上に半導体デバイスを形成し、その後、支持体を剥離してポリイミド膜からなるフレキシブル透明基板を具備するフレキシブルデバイスを得ることができる。
<フレキシブル基板>
本実施の形態に係るフレキシブル基板は、ポリイミド膜及び無機膜を具備する。無機膜としては具体的にはSiO、SiN等を含む膜が挙げられる。
当該フレキシブル基板は、支持体の表面上に本実施の形態に係る樹脂組成物を展開し、支持体及び樹脂組成物を加熱してポリイミド前駆体をイミド化してポリイミド膜を形成後、ポリイミド膜上にプラズマCVD法やスパッタ法によりSiO、SiN等を含む膜を形成し、その後、TFTなど目的とする半導体装置を具備した後に、レーザー照射等し、ポリイミド膜及び無機膜を支持体から剥離することにより得られる。
以上説明したように、本実施の形態に係るポリイミド前駆体から製造したポリイミドフィルムは、無色透明で黄色度が低く、シリコーン部分の相分離が適度にコントロールされているために、全光線透過率が高く、無機膜との間に発生する残留応力が光学的に邪魔しない程度に相分離したシリコーン部分によって緩和されることで低く、TFT作製工程に耐えうる実用的なガラス転移温度を有し、機械物性に優れるため、フレキシブルディスプレイの透明基板における使用に適している。
さらに詳細に説明すると、フレキシブルディスプレイを形成する場合、ガラス基板を支持体として用いてその上にフレキシブル基板を形成し、その上にTFTなどの形成を行う。TFTを基板上に形成する工程は、典型的には、150〜650℃の広い範囲の温度で実施されるが、実際に所望する性能具現のためには、250℃〜350℃付近で、無機物材料を用いて、TFT−IGZO(InGaZnO)酸化物半導体やTFT(a−Si−TFT、poly−Si−TFT)を形成する。
この際、フレキシブル基板とポリイミド膜に生じる残留応力が高ければ、高温のTFT工程で膨張した後、常温冷却時に収縮する際、ガラス基板の反りや破損、フレキシブル基板のガラス基板からの剥離などの問題が生じる。一般的に、ガラス基板の熱膨張係数は樹脂に比較して小さいため、フレキシブル基板との間に残留応力が発生する。本実施の形態に係るポリイミドフィルムは、この点を考慮して、フィルムの厚さ10μmを基準として、ポリイミドフィルムとガラスとの間に生じる残留応力が20MPa以下であることが好ましい。
また、本実施の形態に係るポリイミドフィルムは、フィルムの厚さ20μmを基準として、黄色度が10以下であり、かつ、フィルムの厚さ20μmを基準として、紫外分光光度計で透過率を測定した場合、550nmでの透過率が85%以上であることが好ましい。
また、本実施の形態に係るポリイミドフィルムは、フレキシブル基板を取り扱う際に破断強度に優れることにより、歩留まりを向上させる観点から、フィルムの厚さ20μmを基準として、破断強度が200MPa以上であることがより好ましい。
上記物性を満たす本実施の形態に係るポリイミドフィルムは、既存のポリイミドフィルムが有する黄色により使用が制限された用途、特にフレキシブルディスプレイ用無色透明基板として使用される。さらには、例えば、保護膜又はTFT−LCDなどでの散光シート及び塗膜(例えば、TFT−LCDのインターレイヤー、ゲイト絶縁膜、液晶配向膜)などの無色透明性が要求される分野で使用可能である。液晶配向膜として本実施の形態に係るポリイミドを適用するとき、開口率の増加に寄与し、高コントラスト比のTFT−LCDの製造が可能である。
本実施の形態に係るポリイミド前駆体を用いて製造されるポリイミドフィルム及び積層体は、例えば、半導体絶縁膜、TFT−LCD絶縁膜、電極保護膜、及び、フレキシブルデバイスの製造に、特に基板として好適に利用することができる。ここで、フレキシブルデバイスとは、例えば、フレキシブルディスプレイ、フレキシブル太陽電池、フレキシブル照明、及び、フレキシブルバッテリーを挙げることができる。
以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明するが、これらは説明のために記述されるものであって、本発明の範囲が下記実施例に限定されるものではない。
実施例及び比較例における各種評価は次の通り行った。
(重量平均分子量の測定)
重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)にて、下記の条件により測定した。溶媒としては、N,N−ジメチルホルムアミド(和光純薬工業社製、高速液体クロマトグラフ用)を用い、測定前に24.8mmol/Lの臭化リチウム一水和物(和光純薬工業社製、純度99.5%)及び63.2mmol/Lのリン酸(和光純薬工業社製、高速液体クロマトグラフ用)を加えたものを使用した。また、重量平均分子量を算出するための検量線は、スタンダードポリスチレン(東ソー社製)を用いて作成した。
カラム:Shodex KD−806M(昭和電工社製)
流速:1.0mL/分
カラム温度:40℃
ポンプ:PU−2080Plus(JASCO社製)
検出器:RI−2031Plus(RI:示差屈折計、JASCO社製)
UV‐2075Plus(UV−VIS:紫外可視吸光計、JASCO社製)
(積層体及び単離フィルムの作製)
ポリアミド酸をバーコーターで無アルカリガラス基板(厚さ0.7mm)に塗工し、室温で5分間〜10分間レベリングを行い、熱風オーブンにて140℃にて60分間加熱し、さらに窒素雰囲気下で350℃にて60分間加熱し積層体を作製した。積層体の樹脂組成物の膜厚は、20μmとした。350℃キュア(硬化処理)した後、積層体を室温に24時間静置し、ポリイミドフィルムをガラスから剥離しフィルムを単離した。以下の破断強度、黄色度、全光線透過率及びガラス転移温度、線膨張係数の評価では、この350℃でキュアしたポリイミドフィルムをサンプルとして用いた。尚、キュア中の酸素濃度(東レエンジニアリング社製:Oxygen analyzer LC700Lを用いて測定)は、20〜120ppmの範囲であった。
(引張伸度、破断強度の評価)
350℃でキュアした、サンプル長5×50mm、厚み20μmのポリイミドフィルムを引張り試験機(株式会社エーアンドディ製:RTG−1210)を用いて、速度100mm/minで引張り、引張伸度及び破断強度を測定した。
(黄色度、全光線透過率の評価)
350℃でキュアした、厚み20μmのポリイミドフィルムを、日本電色工業(株)製(Spectrophotometer:SE600)にてD65光源を用い、黄色度(YI値)及び全光線透過率を測定した。
(ガラス転移温度、線膨張係数の評価)
室温領域以上におけるガラス転移温度(以下、Tg(1)という。)及び線膨張係数(CTE)の測定に関しては、該ポリイミドテープを島津製作所製熱機械分析装置(TMA−50)を用いて、熱機械分析により、荷重5g、昇温速度10℃/分、窒素雰囲気下(流量20ml/分)、温度50〜450℃の範囲における試験片伸びの測定を行い、その変曲点をガラス転移温度として求め、100〜250℃のポリイミドフィルムのCTEを求めた。
室温領域以下におけるガラス転移温度(以下、Tg(2)という。)の測定に関しては上記の方法では不可能であるため、得られたポリイミドテープを−150℃〜400℃の範囲で動的粘弾性測定装置(オリエンテック社製、RHEOVIBRON MODEL RHEO‐1021)によりEプライムの室温以下の温度領域での変曲点を測定し、その変曲点を低温でのガラス転移温度として求めた。
(残留応力の評価)
残留応力測定装置(テンコール社製、型式名FLX−2320)を用いて、予め「反り量」を測定しておいた、厚み625μm±25μmの6インチシリコンウェハ上に、ポリアミド酸を、バーコーターを利用して、塗布、プリベークした後、縦型キュア炉(光洋リンドバーグ社製、型式名VF−2000B)を用いて、窒素雰囲気下、350℃1時間の加熱硬化処理を施し、硬化後膜厚10μmのポリイミド膜のついたシリコンウェハを作製した。このウェハの反り量を前述の残留応力測定装置を用いて測定し、シリコンウェハとポリイミド膜の間に生じた残留応力を評価した。
(イミド基濃度の計算)
イミド化率が100モル%であると仮定して、モノマー1モルあたり、2つのイミド基を有するため、下記式を用いて、実施例及び比較例のイミド基濃度(イミド化率が100モル%であると仮定した場合の理論値)を求めた。結果を以下の表5に示す。
イミド基モル数(mol):酸無水物モノマー又はアミンモノマーのモル数(いずれかが少ない場合はそのモル数)×2
ポリイミド重量(g)=酸無水物モノマー又はアミンモノマーの総重量−イミド基モル数×水の分子量
イミド基濃度(mmol/g)=イミド基モル数×1000/ポリイミド重量
(折り曲げ試験)
フレキシブルデバイス(例えば、フレキシブルディスプレイ)の基材としてポリイミドを用いる場合、ポリイミドフィルム上にTFT素子等を形成した上で、折り曲げ耐性を有することが求められる。そこで、簡易試験として、ポリイミドフィルム上にSiN膜を形成し、その積層フィルムの折り曲げ試験を行った。
具体的には、ガラスウェハー上に実施例及び比較例のポリイミド前駆体を、キュア後(キュア条件:350℃、2時間)膜厚が5μmなるようにポリイミドフィルムを形成し、その上にプラズマCVDにより100nm厚のSiN成膜を形成した。その後、ガラスウェハーからSiN膜付ポリイミドフィルムを剥離した。得られたSiN膜付ポリイミドフィルムを用いて折り曲げ試験を行った。試験条件は、内接円直径15mm、押し曲げ角度180°とした。押し曲げ動作は、SiN膜が内側になる折り曲げ、外側になる折り曲げ、各10回繰り返し行った。押し曲げ動作後、SiN膜付ポリイミドフィルムを、光学顕微鏡で観察した。評価は下記基準で行った:
○:折り曲げ試験後、クラックも剥離も観察されない
△:折り曲げ試験後、クラックが観察される
×:折り曲げ試験後、クラックとポリイミドフィルムとSiN膜に剥離が観察される
××:5回以下の折り曲げ動作で、クラックとポリイミドフィルムとSiN膜に剥離が観察される
評価結果を以下の表5に示す。
[実施例1]
オイルバスを備えた撹拌棒付き3Lセパラブルフラスコに、窒素ガスを導入しながら、両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))12.25g、NMPを2822g加え、続いて4,4’−オキシジフタル酸二無水物(ODPA)を124.1g(0.4モル)加えて、室温で30分撹拌した。その後、2,2′‐ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)を152.99g(0.478モル)投入して溶解したことを確認した後、ピロメリット酸二無水物(PMDA)を21.8g(0.1モル)加えて、室温で3時間撹拌した後、80℃に昇温し、4時間撹拌した後、オイルバスを外して室温に戻し、ポリアミド酸のNMP溶液(以下、ワニスともいう)を得た。ここでの組成を以下の表1に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表2に示す。
[実施例2]
ODPAを93.06g(0.3モル)、NMPを2749g、PMDAを43.62g(0.2モル)に変更した以外は、実施例1と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表1に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表2に示す。
[実施例3]
ODPAを77.55g(0.25モル)、NMPを2711g、PMDAを54.33g(0.25モル)に変更した以外は、実施例1と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表1に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表2に示す。
[実施例4]
ODPAを62.04g(0.2モル)、NMPを2675g、PMDAを65.44g(0.3モル)に変更した以外は、実施例1と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表1に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表2に示す。
[実施例5]
ODPAを31.02g(0.1モル)、NMPを2601g、PMDAを87.25g(0.4モル)に変更した以外は、実施例1と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表1に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表2に示す。
[実施例6]
両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))12.25gを、両末端アミン変性ジメチルシリコーンオイル(チッソ社製 サイラプレーンFM3311(数平均分子量1000))49g、NMPを2578g、TFMBを141.23g(0.449モル)に変更した以外は、実施例3と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表1に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表2に示す。
[実施例7]
PMDAを、BPDA73.56g(0.25モル)に、NMPを2864gに変更した以外は、実施例3と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表1に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表2に示す。
[実施例8]
ODPAをCHDA56.04g(0.25モル)に、PMDAを、BPDA73.56g(0.25モル)に、NMPを2540gに変更した以外は、実施例3と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表1に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表2に示す。
[参考例9]
ODPAをCHDA56.04g(0.25モル)に、NMPを2692gに変更した以外は、実施例3と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表1に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表2に示す。
[実施例10]
ODPAをCBDA49.03g(0.25モル)に、PMDAをBPDA73.56g(0.25モル)NMPを2484gに変更した以外は、実施例3と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表1に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表2に示す。
[参考例11]
ODPAをCBDA49.03g(0.25モル)に、NMPを2636gに変更した以外は、実施例3と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表1に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表2に示す。
[実施例12]
ODPAを6FDA111.06g(0.25モル)に、PMDAをBPDA73.56g(0.25モル)NMPを3132gに変更した以外は、実施例3と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表1に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表2に示す。
[実施例13]
ODPAを6FDA111.06g(0.25モル)に、NMPを2980gに変更した以外は、実施例3と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表1に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表2に示す。
[実施例14]
ODPAを155.11g(0.5モル)に、PMDAを添加せずにNMPを2896gに変更した以外は、実施例3と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表1に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表2に示す。
[実施例15]
ODPAを6FDA222.12g(0.5モル)に、NMPを3432gに変更した以外は、実施例14と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表1に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表2に示す。
[参考例16]
ODPAをCBDA98.06g(0.5モル)に、NMPを2440gに変更した以外は、実施例14と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表1に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表2に示す。
[実施例17]
ODPAをCHDA112.08g(0.5モル)に、NMPを2552gに変更した以外は、実施例14と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表1に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表2に示す。
[比較例1]
ODPAを添加せずに、NMPを2528gに変更し、添加するPMDAを109.06g(0.5モル)に変更した以外は、実施例1と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表1に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表2に示す。
[比較例2]
PMDAをBPDA 147.11g(0.5モル)、NMPを2832gに変更した以外は、比較例1と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表1に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表2に示す。
[比較例3]
オイルバスを備えた撹拌棒付き3Lセパラブルフラスコに、窒素ガスを導入しながら、NMPを2486g加え、2,2′‐ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)を156.92g(0.49モル)投入して、溶解したことを確認した後、続いて4,4’−オキシジフタル酸二無水物(ODPA)を155.11g(0.5モル)加えて、室温で30分撹拌した。その後、80℃に昇温し、4時間撹拌した後、オイルバスを外して室温に戻し、ポリアミド酸のNMP溶液(以下、ワニスともいう。)を得た。ここでの組成を以下の表1に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表2に示す。
[比較例4]
ODPAを6FDA222.12g(0.5モル)、NMPを3032gに変更した以外は、比較例3と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表1に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表2に示す。
[比較例5]
ODPAを77.55g(0.25モル)、PMDAを新たに54.53g(0.25モル)ODPAと同時に加え、NMPを2312gに変更した以外は、比較例3と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表1に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表2に示す。
[比較例6]
ODPAを124.1g(0.4モル)、PMDAを21.8g(0.1モル)NMPを2452gに変更した以外は、比較例5と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表1に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表2に示す。
[比較例7]
PMDAをBPDA73.56g(0.25モル)NMPを2464gに変更した以外は、比較例5と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表1に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表2に示す。
Figure 0005948545
Figure 0005948545
[実施例18]
両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))を55.00gに、NMPを3206gに変更した以外は、実施例1と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[実施例19]
両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))を55.00gに、NMPを3123gに変更した以外は、実施例2と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[実施例20]
両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))を55.00gに、NMPを3079gに変更した以外は、実施例3と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[実施例21]
両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))を55.00gに、NMPを3039gに変更した以外は、実施例4と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[実施例22]
両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))を55.00gに、NMPを2956gに変更した以外は、実施例5と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[実施例23]
両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))を55.00gに、NMPを3254gに変更した以外は、実施例7と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[実施例24]
両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))を55.00gに、NMPを3059gに変更した以外は、実施例8と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[実施例25]
両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))を55.00gに、NMPを2884gに変更した以外は、参考例9と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[実施例26]
両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))を55.00gに、NMPを3557gに変更した以外は、実施例12と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[実施例27]
両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))を55.00gに、NMPを3383gに変更した以外は、実施例13と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[実施例28]
両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))を55.00gに、NMPを3290gに変更した以外は、実施例14と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[実施例29]
両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))を55.00gに、NMPを3897gに変更した以外は、実施例15と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[実施例30]
両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))を55.00gに、NMPを2900gに変更した以外は、実施例17と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[実施例31]
両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))を94.96gに、NMPを3441gに変更した以外は、実施例17と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[実施例32]
ODPAをDSDA89.57g(0.25モル)に、両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))を55.00gに、NMPを3188gに変更した以外は、実施例3と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[実施例33]
ODPAをDSDA89.57g(0.25モル)に、PMDAをBPDA73.56g(0.25モル)に、両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))を55.00gに、NMPを3362gに変更した以外は、実施例3と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[実施例34]
ODPAをDSDA179.14g(0.5モル)に、両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))を55.00gに、NMPを3507gに変更した以外は、実施例14と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[実施例35]
ODPAをTAHQ114.58g(0.25モル)に、両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))を55.00gに、NMPを3415gに変更した以外は、実施例3と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[実施例36]
ODPAをTAHQ114.58g(0.25モル)に、PMDAをBPDA73.56g(0.25モル)に、両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))を55.00gに、NMPを3589gに変更した以外は、実施例3と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[実施例37]
ODPAをTAHQ229.17g(0.5モル)に、両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))を55.00gに、NMPを3961gに変更した以外は、実施例14と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[実施例38]
ODPAをFLDA114.61g(0.25モル)に、両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))を55.00gに、NMPを3415gに変更した以外は、実施例3と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[実施例39]
ODPAをFLDA114.61g(0.25モル)に、PMDAをBPDA73.56g(0.25モル)に、両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))を55.00gに、NMPを3589gに変更した以外は、実施例3と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[実施例40]
ODPAをFLDA229.21g(0.5モル)に、両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))を55.00gに、NMPを3961gに変更した以外は、実施例14と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[実施例41]
オイルバスを備えた撹拌棒付き3Lセパラブルフラスコに、窒素ガスを導入しながら、TFMB157.81g(0.493モル)、NMPを3101g加え、続いて両末端酸無水物変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−168−P5−B(数平均分子量4200))を52.5g加えて、室温で30分撹拌した。その後、ODPA77.55g(0.25モル)及び、PMDA54.35g(0.25モル)を投入し、溶解したことを確認した後、室温で3時間撹拌した後、80℃に昇温し、4時間撹拌した後、オイルバスを外して室温に戻し、ポリアミド酸のワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[実施例42]
NMPを3275gに変更し、ODPA77.55g(0.25モル)及び、PMDA54.35g(0.25モル)をODPA77.55g(0.25モル)及び、BPDA73.56g(0.25モル)に変更した以外は、実施例41と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[実施例43]
NMPを3311gに変更し、ODPA77.55g(0.25モル)及び、PMDA54.35g(0.25モル)をODPA155.11g(0.5モル)に変更した以外は、実施例41と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[実施例44]
両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))12.25gを、両末端エポキシ変性ジメチルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−163−C(数平均分子量5400))67.50g、NMPを3193gに変更した以外は、実施例3と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[実施例45]
両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))12.25gを、両末端エポキシ変性ジメチルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−163−C(数平均分子量5400))67.50g、NMPを3367gに変更した以外は、実施例7と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[実施例46]
両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))12.25gを、両末端エポキシ変性ジメチルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−163−C(数平均分子量5400))67.50g、NMPを3403gに変更した以外は、実施例14と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[実施例47]
両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))12.25gを、両末端ヒドロキシ変性ジメチルシリコーンオイル(信越化学社製:KF−6003(数平均分子量5100))63.66g、NMPを3158gに変更した以外は、実施例3と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[実施例48]
両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))12.25gを、両末端ヒドロキシ変性ジメチルシリコーンオイル(信越化学社製:KF−6003(数平均分子量5100))63.66g、NMPを3332gに変更した以外は、実施例7と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[実施例49]
両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))12.25gを、両末端ヒドロキシ変性ジメチルシリコーンオイル(信越化学社製:KF−6003(数平均分子量5100))63.66g、NMPを3368gに変更した以外は、実施例14と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[実施例50]
両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))12.25gを、両末端メルカプト変性ジメチルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−167−C(数平均分子量4600))57.50g、NMPを3102gに変更した以外は、実施例3と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[実施例51]
両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))12.25gを、両末端メルカプト変性ジメチルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−167−C(数平均分子量4600))57.50g、NMPを3276gに変更した以外は、実施例7と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[実施例52]
両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))12.25gを、両末端メルカプト変性ジメチルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−167−C(数平均分子量4600))57.50g、NMPを3312gに変更した以外は、実施例14と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[実施例53]
ポリイミド前駆体の合成は実施例20と同様に行い、続けて、ポリアミド酸のNMP溶液を150℃に昇温し、10分間撹拌後オイルバスを外して室温に戻し、一部がイミド化したポリアミド酸のNMP溶液を得た。IR測定によるイミド基のピーク(1780cm−1)からイミド化率が10%であることを確認した。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中の一部がイミド化したポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、並びに、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[比較例8]
ODPAをCBDA5.12g(0.0261モル)に、TFMBを7.9g(0.0245モル)に、両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−9409(数平均分子量1300))を2.03gに、NMPを136gに変更した以外は、比較例3と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。尚、比較例8は、先行技術文献の欄に挙げた特許文献3の実施例11に相当する。
[比較例9]
両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))を55.00gに、NMPを2873gに変更した以外は、比較例1と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[比較例10]
両末端アミン変性メチルフェニルシリコーンオイル(信越化学社製:X22−1660B−3(数平均分子量4400))を55.00gに、NMPを3217gに変更した以外は、比較例2と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[比較例11]
ODPAをDSDA179.14g(0.5モル)に、NMPを3045gに変更した以外は、比較例3と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[比較例12]
ODPAをTAHQ229.17g(0.5モル)に、NMPを3498gに変更した以外は、比較例3と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
[比較例13]
ODPAをFLDA229.21g(0.5モル)に、NMPを3498gに変更した以外は、比較例3と同様にしてワニスを得た。ここでの組成を以下の表3に示す。また、得られたワニス中のポリアミド酸の重量平均分子量(Mw)、及び、350℃キュアしたフィルムの試験結果を以下の表4に示す。
Figure 0005948545
Figure 0005948545
Figure 0005948545
表2と表4に示すように、実施例は、膜物性において、以下の条件を同時に満たすことが確認された。
(1)残留応力が20MPa以下
(2)黄色度が10以下
(3)室温温度以上の温度領域におけるガラス転移温度が250℃以上380℃以下
(4)全光線透過率が85%以上
(5)破断強度が200MPa以上、引張伸度20%以上
これに対し、比較例1では、PMDA成分の増加により黄色度が高くなり、全光線透過率も白濁して低い。比較例2も同様の傾向にある。比較例3〜7、及び9〜11は、黄色度や全光線透過率は高いが、残留応力が高い。
また、表5に示すように、ポリイミドフィルム上にSiN膜を形成し、その積層フィルムの折り曲げ試験を行ったが、実施例は当該試験で十分な折り曲げ耐性を有することが確認された。
これに対し、比較例1〜8、及び11〜13は、クラックやポリイミドフィルムとSiN膜に剥離が観察され、折り曲げ耐性が不十分であった。
この結果から、本発明に係るポリイミド前駆体から得られるポリイミドは、無色透明であると共に、無機膜との間に発生する残留応力が低く、機械的物性及び熱物性に優れ、さらに当該ポリイミドフィルムを含むフレキシブルデバイスが優れた曲げ耐性を有しうる、ポリイミドフィルムを製造することができることが確認された。
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。
本発明に係るポリイミド前駆体を用いたポリイミド樹脂をイミド化したポリイミド膜は、例えば、半導体絶縁膜、TFT−LCD絶縁膜、電極保護膜、フレキシブルディスプレイの製造における基板材料として、好適に利用可能である。

Claims (19)

  1. 下記式(A):
    Figure 0005948545
    で表されるジアミンを含むモノマー成分から得られ、かつ、下記一般式(B):
    Figure 0005948545
    {式中、複数あるRとRは、それぞれ独立に、炭素数1〜20の一価の有機基であり、そしてhは、3〜200の整数である。}で表される構造単位を有し、さらに少なくとも下記一般式(1):
    Figure 0005948545
    {式中、複数あるR は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の一価の脂肪族炭化水素、又は芳香族基であり、X は、複数ある場合それぞれ独立に、炭素数4〜32の4価の有機基であり、そしてnは、2〜100の整数である。}で表されるユニット1、及び下記一般式(2):
    Figure 0005948545
    {式中、複数あるR は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の一価の脂肪族炭化水素、又は芳香族基であり、複数あるR は、それぞれ独立に、炭素数3〜20の二価の脂肪族炭化水素、又は芳香族基であり、複数あるR とR は、それぞれ独立に、炭素数1〜3の一価の脂肪族炭化水素、又は炭素数6〜10の芳香族基であり、X は、複数ある場合それぞれ独立に、炭素数4〜32の4価の有機基であり、lは、3〜50の整数であり、そしてmは、1〜100の整数である。}で表されるユニット2を含有するポリイミド前駆体であって、これを加熱硬化させた場合、150℃〜380℃の温度領域に少なくとも1つのガラス転移温度を有し、0℃〜150℃の温度領域(両端を含まない)にガラス転移温度を有さず、そしてそのイミド基濃度が2.00〜3.70mmol/gである、溶媒を含んでいてもよいポリイミド樹脂が得られることを特徴とする前記ポリイミド前駆体。
  2. 前記ポリイミド前駆体が、下記一般式(C):
    Figure 0005948545
    {式中、複数あるRは、それぞれ独立に、単結合又は炭素数1〜20の二価の有機基であり、複数あるR、R、及びRは、それぞれ独立に、炭素数1〜20の一価の有機基であり、L、L、及びLは、それぞれ独立に、アミノ基、酸無水物基、カルボキシル基、ヒドロキシ基、エポキシ基、メルカプト基、及びRからなる群より選ばれる1つの基であり、Rは、炭素数1〜20の一価の有機基であり、jは、3〜200の整数であり、そしてkは、0〜197の整数である。}で表されるシリコーン化合物をモノマー成分として用いることにより得られる、請求項1に記載のポリイミド前駆体。
  3. 前記一般式(C)におけるLとLが、それぞれ独立に、アミノ基又は酸無水物基であり、そしてLはRである、請求項1又は2に記載のポリイミド前駆体。
  4. 前記一般式(C)におけるLとLが共にアミノ基である、請求項3に記載のポリイミド前駆体。
  5. 前記ポリイミド前駆体が、前記一般式(1)で表されるユニット1、及び前記一般式(2)で表されるユニット2に代えて又は追加して、下記一般式(4):
    Figure 0005948545
    {式中、複数あるRは、それぞれ独立に、炭素数3〜20の三価の脂肪族炭化水素、又は芳香族基であり、複数あるRは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の一価の脂肪族炭化水素、又は芳香族基であり、複数あるRとRは、それぞれ独立に、炭素数1〜3の一価の脂肪族炭化水素、又は炭素数6〜10の芳香族基であり、qは3〜50の整数であり、そしてpは、1〜100の整数である。}で表されるユニット2を含有する、請求項に記載のポリイミド前駆体。
  6. 請求項1〜のいずれか1項に記載のポリイミド前駆体と、下記一般式(D):
    Figure 0005948545
    {式中、Xは、複数ある場合それぞれ独立に、炭素数4〜32の4価の有機基であり、複数あるRは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の一価の脂肪族炭化水素、又は芳香族基であり、そしてrは、1〜100の整数である。}で表されるポリイミド前駆体との混合物。
  7. 加熱硬化させた場合、20μm膜厚での黄色度が10以下であるポリイミド樹脂が得られる、請求項1〜のいずれか1項に記載のポリイミド前駆体又はその混合物。
  8. 前記ユニット1及び前記ユニット2の酸二無水物由来成分が、ピロメリット酸二無水物(PMDA)由来の成分、及びビフェニルテトラカルボン酸(BPDA)由来の成分からなる群と、4,4’−オキシジフタル酸二無水物(ODPA)由来の成分、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物(6FDA)由来の成分、シクロヘキサン−1,2,4,5−テトラカルボン酸二無水物(CHDA)由来の成分、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物(DSDA)由来の成分、4,4’−ビフェニルビス(トリメリット酸モノエステル酸無水物)(TAHQ)由来の成分、及び9,9’−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)フルオレン二無水物(FLDA)由来の成分からなる群とから、それぞれ一つ以上選ばれる組み合わせを含み、かつ、該組み合わせが、前記ユニット1及び前記ユニット2の酸二無水物由来成分の総量に対し60モル%以上で含まれる、請求項1、5〜7のいずれか1項に記載のポリイミド前駆体又はその混合物。
  9. 前記ユニット1及び前記ユニット2の酸二無水物由来成分が、ピロメリット酸二無水物(PMDA)由来の成分と、4,4’−オキシジフタル酸二無水物(ODPA)由来の成分との組み合わせであり、該ODPA由来成分のモル数/(該PMDA由来成分のモル数+該ODPA由来成分のモル数)が0.2〜0.8の割合である、請求項に記載のポリイミド前駆体又はその混合物。
  10. 前記ポリイミド前駆体の一部がイミド化されている、請求項1〜のいずれか1項に記載のポリイミド前駆体又はその混合物。
  11. 溶媒に溶解して支持体の表面に展開した後、窒素雰囲気下350℃でイミド化した場合、20μm膜厚での黄色度が10以下、破断強度が200MPa以上であり、かつ、10μm膜厚で残留応力が20MPa以下であるポリイミド樹脂が得られる、請求項1〜10のいずれか1項に記載のポリイミド前駆体又はその混合物。
  12. フレキシブルデバイスの製造に用いられる、請求項1〜11のいずれかに1項に記載のポリイミド前駆体又はその混合物。
  13. 請求項1〜12のいずれか1項に記載のポリイミド前駆体又はその混合物と、溶媒とを含有する樹脂組成物。
  14. 請求項13に記載の樹脂組成物を、支持体の表面上に展開し、次いで、該支持体及び該樹脂組成物を加熱して前記ポリイミド前駆体又はその混合物をイミド化して形成されることを特徴とするポリイミドフィルム。
  15. 請求項1に記載のポリアミド前駆体を加熱してイミド化されたポリイミドフィルム。
  16. 請求項13に記載の樹脂組成物を、支持体の表面上に展開する工程と、
    該支持体及び該樹脂組成物を加熱して前記ポリイミド前駆体をイミド化してポリイミドフィルムを形成する工程と、
    該ポリイミドフィルムを該支持体から剥離して該ポリイミドフィルムを得る工程と、
    を具備することを特徴とするポリイミドフィルムの製造方法。
  17. 支持体及びポリイミド膜を具備し、該支持体の表面上に請求項13に記載の樹脂組成物を展開し、該支持体及び該樹脂組成物を加熱して前記ポリイミド前駆体をイミド化してポリイミド膜を形成して得られることを特徴とする積層体。
  18. 支持体の表面上に請求項13に記載の樹脂組成物を展開する工程と、
    該支持体及び該樹脂組成物を加熱して前記ポリイミド前駆体をイミド化してポリイミド膜を形成して、該支持体及び該ポリイミド膜で構成された積層体を得る工程と、
    を具備することを特徴とする積層体の製造方法。
  19. 請求項13に記載の樹脂組成物を加熱して前記ポリイミド前駆体をイミド化して得られるポリイミド膜及び無機膜を具備するフレキシブル基板。
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