TWI660005B - 聚醯亞胺前驅體樹脂組合物 - Google Patents
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Abstract
本發明之樹脂組合物之特徵在於含有:(a)聚醯亞胺前驅體100質量份,其包含下述通式(1):{式中,R1
及R2
分別獨立地選自氫原子、碳數1~20之一價脂肪族烴及芳香族基,X1
為碳數4~32之四價有機基}所表示之結構單元;(b)聚矽氧系界面活性劑0.001~5質量份;及(c)有機溶劑。
Description
本發明係關於一種聚醯亞胺前驅體樹脂組合物。 本發明進而亦揭示一種聚醯亞胺膜及其製造方法、積層體及其製造方法、以及顯示器基板及其製造方法。
聚醯亞胺樹脂係不熔、不融之超耐熱性樹脂,具有於耐熱氧化性、耐熱特性、耐輻射性、耐低溫性及耐化學品性等方面優異之特性。因此,聚醯亞胺樹脂用於包括電子材料在內之廣泛領域。 作為聚醯亞胺樹脂於電子材料領域中之應用例,例如可列舉:絕緣塗層材料、絕緣膜、半導體、TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display,薄膜電晶體液晶顯示器)之電極保護膜等。最近正在研究亦用作利用其輕盈性、柔軟性之可撓性基板來代替顯示器材料之領域中先前使用之玻璃基板。例如專利文獻1中揭示有膜厚之偏差較小之聚醯亞胺樹脂組合物及使用其之可撓性器件用基板。 於要求透明性之領域中,提出有如下聚醯亞胺樹脂:藉由將氟導入至樹脂骨架之方法、對主鏈骨架賦予撓曲性之方法及導入大體積側鏈之方法等來阻礙電荷轉移錯合物之形成而表現出透明性。例如專利文獻2中提出有將樹脂骨架中導入有2,2'-雙(三氟甲基)聯苯胺(以下亦稱為TFMB)之聚醯亞胺樹脂作為顯示裝置之構成材料。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]國際公開第2014/073591號 [專利文獻2]國際公開第2013/191180號
[發明所欲解決之問題] 當嘗試將透明聚醯亞胺樹脂應用於可撓性基板之情形時,於玻璃等基板上塗佈含有聚醯亞胺前驅體之樹脂組合物形成塗膜,繼而將其加熱乾燥,進而使前驅體醯亞胺化而製成聚醯亞胺膜,視需要於該膜上形成器件之後剝離該膜,獲得目標產物。 於上述步驟中,當於形成塗膜後使其加熱乾燥時將形成有塗膜之基板搬送至乾燥設備時,需要利用複數個支持體支持基板以消除由基板之自重所引起之撓曲。其係為獲得膜厚均勻之膜所必要之措施,尤其於大型基板之情形時不可或缺。此時,塗膜中同支持體接觸之區域與未同支持體接觸之區域在導熱上產生局部差異。其結果,有與支持體接觸之部分之聚醯亞胺樹脂膜產生色不均而無法獲得均勻色調之膜之問題。 先前專利文獻中未揭示可消除此種色不均之組成。 本發明係鑒於上述說明之問題點而完成者。 因此,本發明之目的在於提供一種聚醯亞胺前驅體組合物,其提供於塗佈乾燥時不會產生因有無基板與支持體之接觸所導致之色不均、殘留應力較小且透明性較高之均勻之聚醯亞胺樹脂膜。 [解決問題之技術手段] 本發明者等人為達成上述目的而進行了銳意研究。其結果發現以特定質量比含有具有特定結構之聚醯亞胺前驅體及聚矽氧系界面活性劑之樹脂組合物可達成上述課題,從而完成本發明。 即,本發明係如下所述: [1]一種樹脂組合物,其特徵在於含有: (a)聚醯亞胺前驅體100質量份,其包含下述通式(1): [化1]{式中,R1
及R2
分別獨立地選自氫原子、碳數1~20之一價脂肪族烴基及芳香族基, X1
為碳數4~32之四價有機基}所表示之結構單元; (b)聚矽氧系界面活性劑0.001~5質量份;及 (c)有機溶劑。 [2]如[1]記載之樹脂組合物,其中上述(a)聚醯亞胺前驅體包含分別以下述式(2)及(3): [化2]{式(3)中,X2
為碳數4~32之四價有機基,其中,源自苯均四酸二酐之四價有機基之情形除外}所表示之結構單元之兩者。 [3]如[2]記載之樹脂組合物,其中上述通式(3)中之X2
係源自選自由4,4'-(六氟亞異丙基)二鄰苯二甲酸酐、3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐及4,4'-氧二鄰苯二甲酸二酐所組成之群中之至少一種之四價有機基。 [4]如[2]或[3]記載之樹脂組合物,其中通式(3)中之X2
係源自4,4'-(六氟亞異丙基)二鄰苯二甲酸酐之四價有機基。 [5]如[2]至[4]中任一項記載之樹脂組合物,其中上述(a)聚醯亞胺前驅體中,上述式(2)所表示之結構單元與上述式(3)所表示之結構單元之莫耳比為90:10~50:50之範圍。 [6]如[1]至[5]中任一項記載之樹脂組合物,其中上述(a)聚醯亞胺前驅體進而包含下述式(4): [化3]所表示之結構單元。 [7]一種樹脂組合物,其特徵在於含有: (a)聚醯亞胺前驅體100質量份,其係具有下述式(2): [化4]所表示之結構單元之聚醯亞胺前驅體(a1)、與 具有下述式(5): [化5]所表示之結構單元之聚醯亞胺前驅體(a2) 的混合物; (b)聚矽氧系界面活性劑0.001~5質量份;及 (c)有機溶劑。 [8]如[7]記載之樹脂組合物,其中(a)聚醯亞胺前驅體中,聚醯亞胺前驅體(a1)與聚醯亞胺前驅體(a2)之莫耳比為90:10~50:50之範圍。 [9]如[7]或[8]記載之樹脂組合物,其中上述(a)聚醯亞胺前驅體係進而包含具有下述式(4): [化6]所表示之結構單元之聚醯亞胺前驅體(a3)的混合物。 [10]如[1]至[9]中任一項記載之樹脂組合物,其中上述(b)聚矽氧系界面活性劑具有下述式(6): [化7]{式中,n表示1以上且5以下之整數}所表示之結構單元。 [11]如[1]至[10]中任一項記載之樹脂組合物,其中上述(c)有機溶劑包含沸點為170~270℃之範圍之化合物。 [12]如[1]至[11]中任一項之樹脂組合物,其中上述(c)有機溶劑包含20℃下之蒸氣壓為250 Pa以下之化合物。 [13]如[1]至[12]中任一項記載之樹脂組合物,其中上述(c)有機溶劑包含選自由N-甲基-2-吡咯啶酮、γ-丁內酯及下述通式(7): [化8]{式中,R3
為甲基或正丁基}所表示之化合物所組成之群中之至少一種化合物。 [14]如[1]至[13]中任一項記載之樹脂組合物,其進而含有(d)烷氧基矽烷化合物。 [15]一種樹脂膜,其特徵在於含有具有下述通式(9): [化9]{式中,X1
為碳數4~32之四價有機基}所表示之結構單元之聚醯亞胺、及聚矽氧系界面活性劑;且 換算成15 μm厚時之黃色度(YI)為20以下, 換算成0.1 μm厚時之308 nm下之吸光度為0.1以上。 [16]如上述樹脂膜,其包含下述式(10)所表示之結構單元,且對該樹脂膜利用XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy,X射線光電子光譜法)測得之Si原子之濃度為0.001原子%以上且0.5原子%以下。 [化21][17]如上述樹脂膜,其包含下述通式(10)所表示之結構單元,且將該樹脂膜製成10 cm×10 cm之膜並於不同之5點測得之YI之最大值與最小值之差為2以下。 [化22][18]一種樹脂膜之製造方法,其特徵在於包括: 塗佈步驟,其係將如[1]至[14]中任一項記載之樹脂組合物塗佈於基板之表面上; 溶劑去除步驟,其係將塗佈之樹脂組合物乾燥而去除溶劑; 加熱步驟,其係加熱上述基板及上述乾燥後之樹脂組合物,使該樹脂組合物所含之樹脂前驅體醯亞胺化而形成聚醯亞胺樹脂膜;及 剝離步驟,其係將上述聚醯亞胺樹脂膜自該基板剝離。 [19]如[18]記載之樹脂膜之製造方法,其中上述剝離步驟包括自基板側照射雷射後,將上述聚醯亞胺樹脂膜自上述基板剝離之步驟。 [20]一種積層體之製造方法,其特徵在於包括: 塗佈步驟,其係將如[1]至[14]中任一項記載之樹脂組合物塗佈於基板之表面上;及 加熱步驟,其係加熱該基板及該樹脂組合物,使該樹脂組合物所含之該樹脂前驅體醯亞胺化而形成聚醯亞胺樹脂膜。 [21]一種顯示器基板之製造方法,其特徵在於包括: 塗佈步驟,其係將如[1]至[14]中任一項記載之樹脂組合物塗佈於基板; 加熱步驟,其係將塗佈之樹脂組合物加熱而形成聚醯亞胺樹脂膜; 元件、電路形成步驟,其係於上述聚醯亞胺樹脂膜上形成元件或電路;及 剝離步驟,其係將上述形成有元件或電路之聚醯亞胺樹脂膜自該基板剝離。 [發明之效果] 根據本發明,可獲得一種聚醯亞胺前驅體組合物,其提供於塗佈乾燥時不會產生因有無基板與支持體之接觸所導致之色不均,均勻且殘留應力較小之聚醯亞胺樹脂膜。
以下,對用以實施本發明之形態(以下稱為「實施形態」)進行詳細說明。再者,本發明並不限定於以下實施形態,可在其主旨範圍內進行各種變化而實施。 ((a)聚醯亞胺前驅體) 首先,對本實施形態中所使用之(a)聚醯亞胺前驅體進行說明。 於本實施形態中,(a)聚醯亞胺前驅體具有下述通式(1)所表示之結構單元。 [化10]{式中,R1
及R2
分別獨立地選自氫原子、碳數1~20之一價脂肪族烴基及芳香族基, X1
為碳數4~32之四價有機基} 上述式(1)中之基: [化11]係使四羧酸二酐與作為二胺之2,2'-雙(三氟甲基)聯苯胺(TFMB)反應時源自TFMB之基。 於本說明書中,源自二胺之基係指自該二胺中除去兩個胺基而獲得之二價基。 上述X1
為碳數4~32之四價有機基,且係使四羧酸二酐與作為二胺之TFMB反應時源自四羧酸二酐之基。於本說明書中,源自四羧酸二酐之基係指自該四羧酸二酐中除去兩個酸酐基而獲得之四價基。 作為提供X1
之酸二酐,例如可列舉碳數8~36(較佳為碳數10~36)之芳香族四羧酸二酐、碳數6~36之脂環式四羧酸二酐等。 作為上述芳香族四羧酸二酐,並無特別限定,例如可列舉:4,4'-(六氟亞異丙基)二鄰苯二甲酸酐(6FDA)、5-(2,5-二側氧四氫-3-呋喃基)-3-甲基-環己烯-1,2二羧酸酐、苯均四酸二酐(PMDA)、1,2,3,4-苯四羧酸二酐、3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)、2,2',3,3'-二苯甲酮四羧酸二酐、3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐(sBPDA)、2,3-3',4'-聯苯四羧酸(αBPDA)、3,3',4,4'-二苯基碸四羧酸二酐(DSDA)、2,2',3,3'-聯苯四羧酸二酐、亞甲基-4,4'-二鄰苯二甲酸二酐、1,1-亞乙基-4,4'-二鄰苯二甲酸二酐、2,2-亞丙基-4,4'-二鄰苯二甲酸二酐、1,2-伸乙基-4,4'-二鄰苯二甲酸二酐、1,3-伸丙基-4,4'-二鄰苯二甲酸二酐、1,4-伸丁基-4,4'-二鄰苯二甲酸二酐、1,5-伸戊基-4,4'-二鄰苯二甲酸二酐、4,4'-氧二鄰苯二甲酸二酐(ODPA)、硫代-4,4'-二鄰苯二甲酸二酐、磺醯基-4,4'-二鄰苯二甲酸二酐、1,3-雙(3,4-二羧基苯基)苯二酐、1,3-雙(3,4-二羧基苯氧基)苯二酐、1,4-雙(3,4-二羧基苯氧基)苯二酐、1,3-雙[2-(3,4-二羧基苯基)-2-丙基]苯二酐、1,4-雙[2-(3,4-二羧基苯基)-2-丙基]苯二酐、雙[3-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]甲烷二酐、雙[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]甲烷二酐、2,2-雙[3-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐、2,2-雙[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐(BPADA)、雙(3,4-二羧基苯氧基)二甲基矽烷二酐、1,3-雙(3,4-二羧基苯基)-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷二酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、1,4,5,8-萘四羧酸二酐、1,2,5,6-萘四羧酸二酐、3,4,9,10-苝四羧酸二酐、2,3,6,7-蒽四羧酸二酐、1,2,7,8-菲四羧酸二酐、4,4'-聯苯雙(偏苯三甲酸單酯酸酐)(TAHQ)等。 作為上述脂環式四羧酸二酐,並無特別限定,例如可列舉:伸乙基四羧酸二酐、1,2,3,4-丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐(CBDA)、環戊烷四羧酸二酐、環己烷-1,2,3,4-四羧酸二酐、環己烷-1,2,4,5-四羧酸二酐(以下記為CHDA)、3,3',4,4'-聯環己烷四羧酸二酐、羰基-4,4'-雙(環己烷-1,2-二羧酸)二酐、亞甲基-4,4'-雙(環己烷-1,2-二羧酸)二酐、1,2-伸乙基-4,4'-雙(環己烷-1,2-二羧酸)二酐、1,1-亞乙基-4,4'-雙(環己烷-1,2-二羧酸)二酐、2,2-亞丙基-4,4'-雙(環己烷-1,2-二羧酸)二酐、氧基-4,4'-雙(環己烷-1,2-二羧酸)二酐、硫代-4,4'-雙(環己烷-1,2-二羧酸)二酐、磺醯基-4,4'-雙(環己烷-1,2-二羧酸)二酐、雙環[2,2,2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐、rel-[1S,5R,6R]-3-氧雜雙環[3,2,1]辛烷-2,4-二酮-6-螺-3'-(四氫呋喃-2',5'-二酮)、4-(2,5-二側氧四氫呋喃-3-基)-1,2,3,4-四氫萘-1,2-二羧酸酐、乙二醇-雙-(3,4-二羧酸酐苯基)醚等。 本實施形態中之(a)聚醯亞胺前驅體較佳為使用上述例示之四羧酸二酐中之苯均四酸二酐(PMDA)、以及選自由4,4'-(六氟亞異丙基)二鄰苯二甲酸酐(6FDA)、3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐(BPDA)及4,4'-氧二鄰苯二甲酸二酐(ODPA)所組成之群中之至少一種這兩者而獲得。即,較佳為包含分別以下述式(2)及(3): [化12] {式(3)中,X2
為碳數4~32之四價有機基,其中,源自PMDA之四價有機基之情形除外}所表示之結構單元之兩者。藉由包含上述式(2)所表示之結構單元,於獲得之聚醯亞胺樹脂膜中可見線膨脹係數(CTE)之降低、耐化學品性之提高、玻璃轉移溫度(Tg)之提高、及機械伸長率之提高。藉由包含上述式(3)所表示之結構單元,於獲得之聚醯亞胺樹脂膜中可見黃色度之降低、雙折射率之降低、及機械伸長率之提高。就進而提高全光線透過率之觀點而言,尤佳為式(3)中之X2
係源自6FDA之四價基。 就所獲得之聚醯亞胺樹脂膜中之CTE、殘留應力及黃色度(YI)之觀點而言,(a)聚醯亞胺前驅體中之結構單元(2)與(3)之比(莫耳比)較佳為(2):(3)=95:5~40:60之範圍。進而,就YI之觀點而言,更佳為(2):(3)=90:10~50:50之範圍,就CTE及殘留應力之觀點而言,更佳為(2):(3)=95:5~50:50之範圍。上述結構單元(2)與(3)之比例如可根據1
H-NMR(Nuclear Magnetic Resonance,核磁共振)圖譜而求得。 本實施形態中之(a)聚醯亞胺前驅體可為嵌段共聚物,亦可為無規共聚物。 本實施形態中之(a)聚醯亞胺前驅體較佳為進而使用選自由3,3'-4,4'-聯苯四羧酸(sBPDA)及2,3-3',4'-聯苯四羧酸(αBPDA)所組成之群中之至少一種作為四羧酸二酐而獲得者。即,該(a)聚醯亞胺前驅體尤佳為除包含分別以上述式(2)及(3)所表示之結構單元以外,進而包含下述式(4): [化13]所表示之結構單元。藉由使(a)聚醯亞胺前驅體包含上述式(4)所表示之結構單元,除可見玻璃基板翹曲之降低、黃色度之降低、耐化學品性之提高、Tg提高、及機械伸長率之提高以外,亦有自基板利用雷射剝離樹脂膜之情形時所需之照射能量降低之傾向。 上述式(4)所表示之結構單元之比率相對於(a)聚醯亞胺前驅體中之全部X1
較佳為80 mol%以下,更佳為70 mol%以下。藉此,於醯亞胺化後所獲得之聚醯亞胺樹脂膜中可抑制由液晶化所引起之白濁,就該觀點而言較佳。 上述式(4)所表示之結構單元之比率只要相對於(a)聚醯亞胺前驅體中之全部X1
為5 mol%以上,則可較佳地表現出導入該結構單元之效果。 本實施形態中之(a)聚醯亞胺前驅體可視需要於不損害性能之範圍內進而含有下述通式(8): [化14]{式中,R1
及R2
分別獨立為氫原子、碳數1~20之一價脂肪族烴及芳香族基, X1
為碳數4~32之四價有機基, Y1
為碳數4~32之二價有機基,其中, 式(8)相當於上述式(1)~(4)中任一者之情形除外}所表示之結構單元。 上述Y1
為碳數4~32之二價有機基,且係使四羧酸二酐與二胺反應時源自二胺之基。作為提供此種Y1
之二胺,可列舉脂環式二胺及芳香族二胺(其中,TFMB除外)。該等二胺可使用一種,亦可使用兩種以上。 作為上述脂環式二胺,並無特別限定,例如可列舉:4,4'-二胺基二環己基甲烷(MBCHA)、4,4'-二胺基-3,3'-二甲基環己基甲烷、4,4'-二胺基-3,3',5,5'-四甲基環己基甲烷、1,3-二胺基環己烷、1,4-二胺基環己烷(CHDA)、1-胺基-3-胺基甲基-3,5,5-三甲基環己烷、2,2-雙(4,4'-二胺基環己基)丙烷、1,3-雙胺基甲基環己烷、1,4-雙胺基甲基環己烷、2,3-二胺基二環[2.2.1]庚烷、2,5-二胺基二環[2.2.1]庚烷、2,6-二胺基二環[2.2.1]庚烷、2,7-二胺基二環[2.2.1]庚烷、2,5-雙(胺基甲基)-二環[2.2.1]庚烷、2,6-雙(胺基甲基)-二環[2.2.1]庚烷、2,3-雙(胺基甲基)-二環[2.2.1]庚烷、3(4),8(9)-雙(胺基甲基)-三環[5.2.1.02,6]癸烷等,此外亦可列舉後述之芳香族二胺之氫化物等。 作為上述芳香族二胺,並無特別限定,例如可列舉:對苯二胺(PDA)、間苯二胺、2,4-二胺基甲苯、聯苯胺、3,3'-二甲基-4,4'-二胺基聯苯(鄰聯甲苯胺)、2,2'-二甲基-4,4'-二胺基聯苯(間聯甲苯胺、mTB)、3,3'-二乙基-4,4'-二胺基聯苯、2,2'-二乙基-4,4'-二胺基聯苯、3,3-二甲氧基-4,4-二胺基聯苯、2,2'-二氯-4,4'-二胺基-5,5'-二甲氧基聯苯、2,2',5,5'-四氯-4,4'-二胺基聯苯、4,4'-二胺基二苯基甲烷、4,4'-二胺基二苯醚(ODA)、3,4'-二胺基二苯醚、3,3'-二胺基二苯醚、3,7-二胺基-二甲基二苯并噻吩-5,5-二氧化物、4,4'-二胺基二苯甲酮、3,3'-二胺基二苯甲酮、4,4'-雙(4-胺基苯基)硫化物、4,4'-二胺基二苯基碸(4,4-DAS)、4,4'-二胺基苯甲醯苯胺、1,n-雙(4-胺基苯氧基)烷烴、1,3-雙[2-(4-胺基苯氧基乙氧基)]乙烷、9,9-雙(4-胺基苯基)茀、9,9-雙(4-胺基苯氧基苯基)茀、5(6)-胺基-1-(4-胺基甲基)-1,3,3-三甲基二氫茚、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯(TPE-Q)、1,3-雙(4-胺基苯氧基)苯(TPE-R)、1,3-雙(3-胺基苯氧基)苯(APB)、2,5-雙(4-胺基苯氧基)聯苯(P-TPEQ)、4,4'-雙(4-胺基苯氧基)聯苯、4,4'-雙(3-胺基苯氧基)聯苯、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基苯基)]丙烷(BAPP)、2,2-雙(4-胺基苯氧基苯基)六氟丙烷、雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]碸、雙[4-(3-胺基苯氧基)苯基]碸、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、4,4'-亞甲基-雙(2-氯苯胺)、9,10-雙(4-胺基苯基)蒽、鄰聯甲苯胺碸等。 於其等之中,就線膨脹係數(CTE)之降低、玻璃轉移溫度(Tg)之提高、及機械伸長率之提高之觀點而言,較佳為使用選自由2,2'-二甲基-4,4'-二胺基聯苯(mTB)、對苯二胺(PDA)、及1,4-二胺基環己烷(CHDA)所組成之群中之至少一種; 就耐化學品性之觀點而言,較佳為使用選自由4,4'-二胺基二苯醚(ODA)及2,2'-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷(BAPP)所組成之群中之至少一種; 就降低玻璃基板之翹曲之觀點而言,較佳為使用選自由PDA、mTB、及3,3'-二羥基-4,4'-二胺基聯苯(HAB)所組成之群中之至少一種;並且 就降低黃色度及提高全光線透過率之觀點而言,較佳為使用選自由4,4'-二胺基二環己甲烷(MBCHA)、CHDA、及4,4-二胺基二苯基碸(4,4-DAS)所組成之群中至少一種。 上述X1
為碳數4~32之四價有機基,且係使四羧酸二酐與二胺反應時源自四羧酸二酐之基。作為提供此種X1
之酸二酐,可列舉上述通式(1)中例示之四羧酸二酐中除PMDA、ODPA、6FDA、sBPDA、及αBPDA以外者。該等四羧酸二酐可使用一種,亦可使用兩種以上。 於本實施形態中,上述通式(8)所表示之結構單元之比率相對於全部(a)聚醯亞胺前驅體較佳為80質量%以下,更佳為70質量%以下。就YI值及全光線透過率之氧濃度依存性兩者降低之觀點而言,此種情況較佳。 又,本實施形態中之(a)聚醯亞胺前驅體可僅使用一種,亦可混合兩種以上使用。作為(a)聚醯亞胺前驅體,於使用兩種以上之情形時,較佳為使用具有上述式(2)所表示之結構單元之聚醯亞胺前驅體(a1)、及具有上述式(3)所表示之結構單元之聚醯亞胺前驅體(a2)並加以混合而使用。藉由包含聚醯亞胺前驅體(a1),於所獲得之聚醯亞胺樹脂膜中可見CTE之降低、耐化學品性之提高、玻璃轉移溫度(Tg)之提高、及機械伸長率之提高。藉由包含聚醯亞胺前驅體(a2),可見黃色度之降低、雙折射率之降低、及機械伸長率之提高。 聚醯亞胺前驅體(a2)中之上述式(3)所表示之結構單元較佳為下述式(5): [化15]所表示之結構單元。 此處,聚醯亞胺前驅體(a1)較佳為不具有上述式(3)所表示之結構單元, 聚醯亞胺前驅體(a2)較佳為不具有上述式(2)所表示之結構單元。 作為上述(a)聚醯亞胺前驅體中之聚醯亞胺前驅體(a1)與聚醯亞胺前驅體(a2)之混合比,就獲得之聚醯亞胺樹脂膜之CTE、殘留應力、及YI之觀點而言,較佳為以結構單元(2)與(3)之比率計(2):(3)=95:5~40:60之範圍之混合比。就YI之觀點而言,更佳為(2):(3)=90:10~50:50之範圍,就CTE及殘留應力之觀點而言,更佳為(2):(3)=95:5~50:50之範圍。 具有上述式(2)所表示之結構單元之聚醯亞胺前驅體(a1)與具有上述(3)所表示之結構單元之聚醯亞胺前驅體(a2)之混合比例如可根據1
H-NMR圖譜而求得。 作為本實施形態中之(a)聚醯亞胺前驅體,尤佳為除上述聚醯亞胺前驅體(a1)及聚醯亞胺前驅體(a2)以外,進而混合具有上述式(4)所表示之結構單元之聚醯亞胺前驅體(a3)使用。 藉由使本實施形態中之(a)聚醯亞胺前驅體包含具有上述式(4)所表示之結構單元之聚醯亞胺前驅體(a3),可見玻璃基板翹曲之降低、黃色度之降低、耐化學品性之提高、Tg之提高、及機械伸長率之提高,此外有自基板利用雷射剝離樹脂膜之情形時所需之照射能量降低之傾向。 就於醯亞胺化後獲得之聚醯亞胺樹脂膜中可抑制由液晶化所引起之白濁之觀點而言,聚醯亞胺前驅體(a3)之比率以換算為四羧酸二酐之值計,較佳為相當於構成(a)聚醯亞胺前驅體之總四羧酸二酐中之80 mol%以下之量,更佳為相當於70 mol%以下之量。 藉由混合以換算為四羧酸二酐之值計,相當於構成(a)聚醯亞胺前驅體之總四羧酸二酐中之5 mol%以上之量之聚醯亞胺前驅體(a3)並使用,可較佳地表現出使用該前驅體之效果。 本實施形態中之(a)聚醯亞胺前驅體之分子量以重量平均分子量Mw計較佳為10,000~500,000,更佳為10,000~300,000,尤佳為20,000~200,000。若重量平均分子量為10,000以上,則有可抑制將塗佈之樹脂組合物加熱而形成之樹脂膜中產生裂痕之傾向,故而較佳。另一方面,若重量平均分子量為500,000以下,則於聚醯胺酸之合成時容易控制重量平均分子量,且容易獲得黏度適度之樹脂組合物,故而較佳。本實施形態中之重量平均分子量Mw係使用凝膠滲透層析法並藉由標準聚苯乙烯換算而求得之值。 本實施形態中之(a)聚醯亞胺前驅體之數量平均分子量Mn較佳為3,000~250,000,更佳為5,000~200,000,進而較佳為7,000~180,000,尤佳為10,000~150,000。就良好地獲得耐熱性及強度(例如強伸度)之觀點而言,該分子量Mn較佳為3,000以上,就良好地獲得於溶劑中之溶解性之觀點、及於塗佈等加工時可以所需之膜厚無滲塗佈之觀點而言,較佳為250,000以下。就獲得較高之機械伸長率之觀點而言,分子量Mn較佳為50,00以上。本實施形態中之數量平均分子量Mn係使用凝膠滲透層析法並藉由標準聚苯乙烯換算而求得之值。 於較佳之態樣中,亦可將(a)聚醯亞胺前驅體之一部分醯亞胺化。藉由將(a)聚醯亞胺前驅體之一部分醯亞胺化,可提高該聚醯亞胺前驅體溶液之黏度穩定性。就(a)聚醯亞胺前驅體於溶液中之溶解性與溶液保存穩定性取得平衡之觀點而言,較佳為將醯亞胺化率之範圍設為5%~70%之範圍。 ((a)聚醯亞胺前驅體之製造方法) 本發明之聚醯亞胺前驅體可藉由先前公知之合成方法而製造。例如,可藉由向溶劑中溶解特定量之TFMB所得之二胺溶液中添加特定量之四羧酸二酐或其混合物,於特定之反應溫度下攪拌特定時間而獲得。 當於溶劑中溶解單體成分時,亦可視需要加熱。反應溫度較佳為-30~200℃,更佳為20~180℃,尤佳為30~100℃。於上述反應溫度下攪拌之後,於室溫(20~25℃)或適當之反應溫度下繼續攪拌,將利用GPC(Gel Permeation Chromatography,凝膠滲透層析法)確認達到所需之分子量之時間點作為反應之終點。上述反應通常可於3~100小時內完成。 本實施形態中,藉由於以上述方式獲得之(a)聚醯亞胺前驅體中添加N,N-二甲基甲醯胺二甲基縮醛或N,N-二甲基甲醯胺二乙基縮醛之類之酯化劑並加熱,將(a)聚醯亞胺前驅體中之羧基之一部分或全部酯化,可提高包含該聚醯亞胺前驅體及溶劑之溶液於室溫保管時之黏度穩定性。關於該等酯改性聚醯亞胺前驅體,除上述方法以外,例如亦可藉由將上述四羧酸酐預先與相對於酸酐基為1當量之一元醇反應,繼而與亞硫醯氯或二環己基碳二醯亞胺等脫水縮合劑反應之後,與二胺進行縮合反應而獲得。 於本實施形態之較佳之態樣中,上述溶劑直接成為樹脂組合物中之(c)有機溶劑。 作為上述溶劑,只要為可溶解二胺、四羧酸類、及生成之聚醯胺酸之溶劑則並無特別限制。作為上述溶劑之具體例,例如可列舉:非質子性溶劑、酚系溶劑、醚系溶劑、二醇系溶劑等。 具體而言,作為非質子性溶劑,可列舉:N,N-二甲基甲醯胺(DMF)、N,N-二甲基乙醯胺(DMAc)、N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP)、N-甲基己內醯胺、1,3-二甲基咪唑啶酮、四甲基脲、下述通式(7): [化16]{式中,R3
為甲基或正丁基}所表示之化合物等醯胺系溶劑;γ-丁內酯、γ-戊內酯等內酯系溶劑;六甲基磷醯胺、六甲基膦醯三胺等含磷系醯胺系溶劑;二甲基碸、二甲基亞碸、環丁碸等含硫系溶劑;環己酮、甲基環己酮等酮系溶劑;甲基吡啶、吡啶等三級胺系溶劑;乙酸(2-甲氧基-1-甲基乙基)酯等酯系溶劑等。上述通式(7)所表示之化合物中R3
為甲基者市售有Equamide M100(商品名,出光興產公司製造),R3
為正丁基者市售有Equamide B100(商品名,出光興產公司製造)。 作為酚系溶劑,可列舉:苯酚、鄰甲酚、間甲酚、對甲酚、2,3-二甲苯酚、2,4-二甲苯酚、2,5-二甲苯酚、2,6-二甲苯酚、3,4-二甲苯酚、3,5-二甲苯酚等。作為醚系溶劑及二醇系溶劑,可列舉:1,2-二甲氧基乙烷、雙(2-甲氧基乙基)醚、1,2-雙(2-甲氧基乙氧基)乙烷、雙[2-(2-甲氧基乙氧基)乙基]醚、四氫呋喃、1,4-二㗁烷等。 作為本實施形態中之溶劑,較佳為包含常壓下之沸點為60~300℃之範圍之化合物,更佳為包含常壓下之沸點為140~280℃之範圍之化合物,尤佳為包含常壓下之沸點為170~270℃之範圍之化合物。若包含沸點為300℃以下之溶劑,則有乾燥步驟之時間變短之傾向,故而較佳,若包含沸點為60℃以上之溶劑,則有乾燥步驟中所獲得之樹脂膜之表面變均勻、並且抑制樹脂膜中產生氣泡之傾向,故而較佳。因此,較佳為溶劑中之處於上述沸點範圍內之化合物之含有比率較高,例如可為總溶劑中之50質量%以上,較佳為70質量%以上,更佳為80質量%以上。最佳為上述溶劑之全部(100質量%)僅由處於上述沸點範圍內之化合物構成之情形。 如此,就良好之溶解性及抑制塗佈時之邊緣收縮之觀點而言,較佳為溶劑之沸點為170~270℃、且於20℃下之蒸氣壓為250 Pa以下。更具體而言可列舉:N-甲基-2-吡咯啶酮、γ-丁內酯、Equamide M100、Equamide B100等。該等溶劑可單獨使用,亦可混合兩種以上使用。 ((b)聚矽氧系界面活性劑) 繼而,對本實施形態中所使用之(b)聚矽氧系界面活性劑進行說明。 於本實施形態中,聚矽氧系界面活性劑只要為具有二矽氧烷(-Si-O-Si-)結構作為非極性部位者則並無特別限定。但較佳為分子內具有1個以上且1,000個以下之-Si-O-Si-鍵作為非極性部位,分子內具有1個以上且100個以下之聚醚基、羥基、羧基、酯基、或磺基作為極性部位的聚矽氧系界面活性劑。 於本實施形態中,關於(b)聚矽氧系界面活性劑中作為非極性部位之1分子內之-Si-O-Si-鍵之數, 為了表現出與(a)聚醯亞胺前驅體之極性之差異,較佳為1個以上; 就與(a)聚醯亞胺前驅體形成均勻之膜之觀點而言,較佳為1,000個以下,更佳為500個以下,進而較佳為100個以下。 於本實施形態中,關於(b)聚矽氧系界面活性劑中作為極性部位之1分子內之聚醚基、羥基、羧基、酯基、或磺基之數, 就與無機基板之親和性之觀點而言,較佳為1個以上; 就耐熱性之觀點而言,較佳為100個以下,更佳為70個以下,進而較佳為50個以下。 於本實施形態中,(b)聚矽氧系界面活性劑具有下述式(6): [化17]{式中,n表示1以上且5以下之整數}所表示之聚醚基結構因有無與支持體之接觸所導致之色不均有變得更小之傾向,故而尤佳。 作為此種(b)聚矽氧系界面活性劑,例如可列舉:聚氧乙烯(POE)改性有機聚矽氧烷、聚氧乙烯-聚氧丙烯(POE・POP)改性有機聚矽氧烷、POE山梨醇酐改性有機聚矽氧烷、POE甘油改性有機聚矽氧烷、POE聚酯改性有機聚矽氧烷等經親水基改性之有機聚矽氧烷等。 作為具體例,例如可列舉:有機矽氧烷聚合物KF-640、KF-642、KF-643、KP341、X-70-092、X-70-093、KBM303、KBM403、KBM803(以上為商品名,信越化學工業公司製造),SH-28PA、SH-190、SH-193、SZ-6032、SF-8428、DC-57、DC-190(以上為商品名,Dow Corning Toray Silicone公司製造),SILWET L-77、L-7001、FZ-2105、FZ-2120、FZ-2154、FZ-2164、FZ-2166、L-7604(以上為商品名,Nippon Unicar公司製造),DBE-814、DBE-224、DBE-621、CMS-626、CMS-222、KF-352A、KF-354L、KF-355A、KF-6020、DBE-821、DBE-712(Gelest)、BYK-307、BYK-310、BYK-313、BYK-378、BYK-333(以上為商品名,BYK-Chemie JAPAN製造),Polyflow KL-100、Polyflow KL-401、Polyflow KL-402、Polyflow KL-700、Glanol(以上為商品名,共榮社化學公司製造)等。 本實施形態中之(b)聚矽氧系界面活性劑之調配量相對於樹脂組合物中之(a)聚醯亞胺前驅體100質量份較佳為0.001~5質量份,更佳為0.001~3質量份。藉由添加(b)聚矽氧系界面活性劑0.001質量份以上,可獲得無色不均之均勻樹脂膜,藉由將添加量設為5質量份以下,可抑制由該界面活性劑之凝集所引起之樹脂膜之白化。 ((c)有機溶劑) 本實施形態中之(c)有機溶劑只要為可溶解上述(a)聚醯亞胺前驅體及(b)聚矽氧系界面活性劑、並且於使用後述(d)烷氧基矽烷化合物之情形時可進而將其溶解者,則並無特別限制。作為此種有機溶劑,可使用可於製造上述(a)聚醯亞胺前驅體時使用之溶劑。因此,該(c)有機溶劑較佳為包含沸點為170~270℃之範圍之化合物,並且較佳為包含20℃下之蒸氣壓為250 Pa以下之化合物, 較佳為包含選自由N-甲基-2-吡咯啶酮、γ-丁內酯、及上述通式(6)所表示之化合物所組成之群中之至少一種化合物。 (c)有機溶劑可與製造(a)聚醯亞胺前驅體時所使用之溶劑相同,亦可不同。 作為(c)有機溶劑之使用比率,較佳為設為樹脂組合物中之固形物成分濃度成為3~50質量%之量。(c)有機溶劑較佳為使用將樹脂組合物之黏度(25℃)調整為500 mPa・s~100,000 mPa・s之量。 ((d)烷氧基矽烷化合物) 本實施形態中之樹脂組合物可含有(d)烷氧基矽烷化合物作為其他成分。藉由使樹脂組合物含有(d)烷氧基矽烷化合物,可對由該樹脂組合物所獲得之聚醯亞胺樹脂膜與可撓性器件等之製造製程中使用之基板之間賦予充分之密接性,可提高樹脂組合物之塗佈性(抑制條紋不均),並降低所獲得之聚醯亞胺樹脂膜之YI值之硬化時氧濃度依存性。 於本實施形態中,(d)烷氧基矽烷化合物相對於(a)聚醯亞胺前驅體100質量%,較佳為含有0.01~20質量%。藉由使(d)烷氧基矽烷化合物相對於(a)聚醯亞胺前驅體100質量%之含量為0.01質量%以上,可與基板之間獲得良好之密接性。就樹脂組合物之保存穩定性之觀點而言,(d)烷氧基矽烷化合物之含量較佳為20質量%以下。(d)烷氧基矽烷化合物之含量相對於(a)聚醯亞胺前驅體100質量份更佳為0.02~15質量%,進而較佳為0.05~10質量%,尤佳為0.1~8質量%。 作為上述(d)烷氧基矽烷化合物,例如可列舉:3-脲基丙基三乙氧基矽烷、雙(2-羥基乙基)-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、γ-胺基丙基三丙氧基矽烷、γ-胺基丙基三丁氧基矽烷、γ-胺基乙基三乙氧基矽烷、γ-胺基乙基三丙氧基矽烷、γ-胺基乙基三丁氧基矽烷、γ-胺基丁基三乙氧基矽烷、γ-胺基丁基三甲氧基矽烷、γ-胺基丁基三丙氧基矽烷、γ-胺基丁基三丁氧基矽烷、苯基矽烷三醇、三甲氧基苯基矽烷、三甲氧基對甲苯基矽烷、二苯基矽烷二醇、二甲氧基二苯基矽烷、二乙氧基二苯基矽烷、二甲氧基二對甲苯基矽烷、三苯基矽烷醇、下述結構分別表示之烷氧基矽烷化合物等,較佳為使用選自其等中之一種以上。 [化18](樹脂組合物之製造方法) 本實施形態中之樹脂組合物之製造方法並無特別限定,例如可利用以下方法。 於合成(a)聚醯亞胺前驅體時使用之溶劑與(c)有機溶劑相同之情形時,可向(a)聚醯亞胺前驅體之合成溶液中添加(b)聚矽氧系界面活性劑以及視需要之一種以上其他成分,於0℃~100℃之溫度範圍內攪拌混合,藉此製造該樹脂組合物。於該攪拌混合時,例如可使用具備攪拌葉之三一馬達(新東化學股份有限公司製造)、自轉公轉攪拌機等適當之裝置。 另一方面,於合成(a)聚醯亞胺前驅體時使用之溶劑與(c)有機溶劑不同之情形時,可藉由例如再沈澱、蒸餾去除溶劑等適當之方法將合成之聚醯亞胺前驅體之合成溶液中之溶劑去除,單離出(a)聚醯亞胺前驅體之後,添加(c)有機溶劑使其再溶解,其後添加(b)聚矽氧系界面活性劑以及視需要之其他成分,於0℃~100℃之溫度範圍內攪拌混合,藉此製造該樹脂組合物。 於本實施形態中,亦可藉由以例如130~200℃加熱5分鐘~2小時,而以不引起聚合物析出之程度進行加熱處理,將(a)聚醯亞胺前驅體之一部分脫水醯亞胺化。此處,藉由對加熱溫度及加熱時間進行控制,可控制醯亞胺化率。藉由將(a)聚醯亞胺前驅體部分醯亞胺化,可提高樹脂組合物於室溫保管時之黏度穩定性。作為醯亞胺化率之範圍,如上所述,就聚醯亞胺前驅體於樹脂組合物溶液中之溶解性與溶液之保存穩定性取得平衡之觀點而言,較佳為設為5%~70%。於本實施形態中,加熱處理之階段位於添加(b)聚矽氧系界面活性劑及其他成分之階段之前後均可,更佳為於添加前之階段實施。 關於本實施形態之樹脂組合物,就保存該樹脂組合物時之黏度穩定性之觀點而言,其含水量較佳為3,000質量ppm以下,更佳為1,000質量ppm以下,進而較佳為500質量ppm以下。 本實施形態之樹脂組合物之溶液黏度於25℃下較佳為500~200,000 mPa・s,更佳為2,000~100,000 mPa・s,尤佳為3,000~30,000 mPa・s。該溶液黏度可使用E型黏度計(例如東機產業股份有限公司製造之VISCONICEHD等)測定。若溶液黏度為500 mPa・s以上,則有膜形成時之塗佈變容易之傾向,故而較佳,若溶液黏度為200,000 mPa・s以下,則有合成聚醯亞胺前驅體及製備樹脂組合物時,攪拌變容易之傾向。 即便於合成(a)聚醯亞胺前驅體時溶液變成高黏度,藉由於反應結束之後添加溶劑加以稀釋,亦可獲得操作性良好之黏度之樹脂組合物。 本實施形態之樹脂組合物例如可較佳地用於形成液晶顯示器、有機電致發光顯示器、場發射顯示器、電子紙等顯示裝置之透明基板。具體而言,可用於形成薄膜電晶體(TFT)之基板、彩色濾光片之基板、透明導電膜(ITO,Indium Thin Oxide)之基板等。 <樹脂膜及其製造方法> 本發明之另一態樣提供一種由上述樹脂組合物形成之樹脂膜(聚醯亞胺樹脂膜)。 又,本發明之又一態樣提供一種由上述樹脂組合物製造樹脂膜之方法。 本實施形態中之樹脂膜之特徵在於包括: 將上述樹脂組合物塗佈於基板之表面上之步驟(塗佈步驟); 將塗佈之樹脂組合物乾燥而去除溶劑之步驟(溶劑去除步驟); 加熱上述樹脂組合物,使該樹脂組合物所含之聚醯亞胺前驅體醯亞胺化而形成聚醯亞胺樹脂膜之步驟(加熱步驟);及 將上述聚醯亞胺樹脂膜自該基板剝離之步驟(剝離步驟)。 此處,基板只要具有承受後續步驟之乾燥溫度之耐熱性,並且剝離性良好,則並無特別限定。例如可使用:玻璃(例如無鹼玻璃)基板; 矽晶圓; PET(Polyethylene Terephtalate,聚對苯二甲酸乙二酯)、OPP(Oriented Polypropylene,延伸聚丙烯)、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚醚醚酮、聚醚碸、聚苯碸、聚苯硫醚等樹脂基板; 不鏽鋼、氧化鋁、銅、鎳等金屬基板。 作為塗佈步驟中之塗佈方法,例如可應用:使用刮刀塗佈機、氣刀塗佈機、輥式塗佈機、旋轉塗佈機、流塗機、模嘴塗佈機、棒式塗佈機等之塗佈方法;旋轉塗佈、噴霧塗佈、浸漬塗佈等塗佈方法;以網版印刷及凹版印刷為代表之印刷技術等。 於本實施形態中,其塗佈厚度應根據所需之樹脂膜厚度及樹脂組合物中之(a)聚醯亞胺前驅體之含量而適當調整。較佳為溶劑去除後之膜厚為1~1,000 μm左右。塗佈步驟較佳為於室溫下實施,為了降低樹脂組合物之黏度,提高作業性,亦可加溫至40~80℃之溫度範圍內實施。 繼上述塗佈步驟後,可進行溶劑去除步驟,亦可省略溶劑去除步驟而直接進入後續之加熱步驟。 進行該溶劑去除步驟之目的在於去除樹脂組合物中之(c)有機溶劑。於進行溶劑去除步驟之情形時,例如可使用加熱板、箱型乾燥機、輸送帶型乾燥機等適當裝置。溶劑去除步驟較佳為於80~200℃下進行,更佳為於100~150℃下進行。溶劑去除步驟之實施時間較佳為設為1分鐘~10小時,更佳為設為3分鐘~1小時。以如上所述之方式,於基板上形成含有聚醯亞胺前驅體之塗膜。 繼而,進行加熱步驟。加熱步驟係去除經由上述溶劑去除步驟後殘留於樹脂膜中之有機溶劑,並且使塗膜中之聚醯亞胺前驅體進行醯亞胺化反應,獲得包含聚醯亞胺之膜的步驟。 該加熱步驟例如可使用惰性氣體烘箱、加熱板、箱型乾燥機、輸送帶型乾燥機等裝置進行。該步驟可與上述溶劑去除步驟同時進行,亦可逐次進行兩個步驟。 加熱步驟可於空氣氛圍下進行,但就安全性、及所獲得之聚醯亞胺樹脂膜之透明性及YI值之觀點而言,推薦於惰性氣體氛圍下進行。作為惰性氣體,例如可列舉氮氣、氬氣等。 加熱步驟中之加熱溫度可根據(c)有機溶劑之種類而適當地設定,較佳為250℃~550℃,更佳為300~450℃。該溫度若為250℃以上,則有醯亞胺化充分地進行之傾向,若為550℃以下,則有獲得之聚醯亞胺樹脂膜之透明性變高、耐熱性變高之傾向。加熱時間較佳為設為0.5~3小時左右。 於本實施形態中,關於上述加熱步驟中之周圍氛圍之氧濃度,就提高獲得之聚醯亞胺樹脂膜之透明性、降低YI值之觀點而言,較佳為2,000質量ppm以下,更佳為100質量ppm以下,進而較佳為10質量ppm以下。 於該乾燥步驟中,尤其於基板尺寸較大時,為了將基板平坦化,使所獲得之樹脂膜之厚度均勻,需要藉由適當之支持體支持基板之複數個部位。於該情形時,同支持體接觸之區域與其以外之區域之間,乾燥環境不同。因此,存在塗膜內部產生由局部乾燥速度之差異所引起之對流,最終獲得之樹脂膜產生色不均之情況。另一方面,於本實施形態中,即便局部乾燥環境因有無基板與支持體之接觸而不同,最終獲得之樹脂膜亦不會產生色不均。推測其原因在於:樹脂組合物中之(b)聚矽氧系界面活性劑中之親水性部分(例如聚醚部位)集中於(a)聚醯亞胺前驅體之醯胺酸部位,聚矽氧部分集中於塗膜與周圍氛圍(例如空氣、氮氣等)之界面,藉此抑制由乾燥速度之差異所引起之對流。 於先前之透明性較低之聚醯亞胺樹脂中,有關色不均之課題未表面化。於本實施形態中,針對透明性較高之樹脂膜,可獲得無色不均之樹脂膜。 對於為了提高透明性而包含TFMB作為結構單元之聚醯胺酸,根據後述實施例及比較例可知,氟系界面活性劑對於抑制色不均無效,可藉由聚矽氧系界面活性劑而達成。 根據聚醯亞胺樹脂膜之使用用途、目的不同,於上述加熱步驟之後,需要自基板剝離樹脂膜之剝離步驟。該剝離步驟較佳為將基板上之樹脂膜冷卻至室溫~50℃左右之後而實施。 作為該剝離步驟,例如可列舉下述(1)~(4)之態樣。 (1)藉由上述方法獲得包含基板、及形成於該基板上之聚醯亞胺樹脂膜之積層體後,自該積層體之基板側照射雷射,對基板與聚醯亞胺樹脂膜之界面進行剝蝕加工,藉此剝離聚醯亞胺樹脂的方法。 作為上述雷射之種類,例如可列舉固體(YAG(Yttrium Aluminium Garnet,釔鋁石榴石))雷射、氣體(UV(Ultraviolet,紫外線)準分子)雷射等。較佳為使用波長308 nm等之光譜(參考日本專利特表2007-512568號公報、日本專利特表2012-511173號公報等)。 (2)將樹脂組合物塗佈於基板之前,於基板上形成剝離層,其後獲得於基板上依序積層剝離層及聚醯亞胺樹脂膜而成之積層體,之後剝離聚醯亞胺樹脂膜的方法。 作為上述剝離層,例如可列舉:使用Parylene(註冊商標,Parylene Japan有限公司製造)或氧化鎢之方法;使用植物油系、聚矽氧系、氟系、醇酸系等之脫模劑之方法等(參考日本專利特開2010-67957號公報、日本專利特開2013-179306號公報等)。 亦可併用該方法(2)與上述(1)之雷射照射。 (3)使用可蝕刻之金屬基板作為基板,獲得包含該金屬基板、及形成於該金屬基板上之聚醯亞胺樹脂膜之積層體後,使用蝕刻劑蝕刻金屬,藉此獲得聚醯亞胺樹脂膜的方法。 作為上述金屬,例如可使用銅(具體例為三井金屬礦業股份有限公司製造之電解銅箔「DFF」)、鋁等。作為蝕刻劑,可對銅使用三氯化鐵等,對鋁使用稀鹽酸等。 (4)藉由上述方法獲得包含基板、及形成於該基板上之聚醯亞胺樹脂膜之積層體後,於該聚醯亞胺樹脂膜表面貼附黏著膜,自基板分離黏著膜/聚醯亞胺樹脂膜,之後自黏著膜分離聚醯亞胺樹脂膜之方法。 於該等剝離方法中,就所獲得之樹脂膜之正背之折射率差、YI值、及伸長率之觀點而言,較適當為方法(1)或(2),就所獲得之樹脂膜之正背之折射率差之觀點而言,更適當為方法(1)。 再者,方法(3)中,使用銅作為基板之情形時,可見獲得之樹脂膜之YI值變大,伸長率變小之傾向。認為此係銅離子之影響。 藉由上述方法所獲得之樹脂膜之厚度並無特別限定,較佳為1~200 μm之範圍,更佳為5~100 μm。 本實施形態中之樹脂膜之特徵在於:換算成15 μm厚時之YI為20以下,面內無色不均,0.1 μm厚時之308 nm下之吸光度為0.1以上。此種特性例如係藉由將本實施形態中之樹脂組合物於氮氣氛圍下(例如,更佳為氧濃度2,000 ppm以下之環境下氮氣中),較佳為以250℃~550℃、更佳為以300℃~450℃經由5分鐘~10小時之加熱步驟而醯亞胺化從而良好地實現。 本實施形態中之樹脂膜為含有將上述樹脂組合物中所含之(a)聚醯亞胺前驅體熱醯亞胺化而成之聚醯亞胺、及該樹脂組合物中所含之(b)聚矽氧系界面活性劑的膜。因此,含有具有下述通式(9): [化19]{式中,X1
為碳數4~32之四價有機基}所表示之結構單元之聚醯亞胺、及聚矽氧系界面活性劑,如上所述,較佳為換算成15 μm厚時之YI為20以下,面內無色不均,換算成0.1 μm厚時之308 nm下之吸光度為0.1以上。 該樹脂膜除含有上述聚醯亞胺及聚矽氧系界面活性劑以外,亦可進而含有上述之(d)烷氧基矽烷化合物。 本實施形態中之樹脂膜係包含下述通式(10)所表示之結構單元之樹脂膜,將該樹脂膜成形為10 cm×10 cm之膜並於不同之5點測得之YI之最大值與最小值之差為2以下。 [化23]YI之最大值與YI值之差較佳為1.5以下,尤佳為1.0以下。 藉由使YI之最大值與最小值之差為2以下,可於製造後述可撓性器件時發揮良好之性能。該情形之YI值為15 μm厚度換算值。 於將樹脂膜成形為10 cm×10 cm之膜時,較佳為將以較大尺寸成形之樹脂膜切割為10 cm×10 cm之大小之方法。 本實施形態中之樹脂膜係包含上述通式(10)所表示之結構單元之樹脂膜,以XPS對該樹脂膜測得之Si原子之濃度為0.001原子%以上且0.5原子%以下。 Si原子之濃度可藉由後述之XPS測定方法而求得。Si原子之濃度較佳為0.001~0.5原子%,更佳為0.001~3原子%。 <積層體及其製造方法> 本發明之另一態樣提供一種包含基板、及於該基板之表面上由上述樹脂組合物形成之聚醯亞胺樹脂膜之積層體。 本發明之又一態樣提供一種上述積層體之製造方法。 本實施形態中之積層體可藉由包括如下步驟之積層體之製造方法而獲得: 於基板之表面上塗佈上述樹脂組合物之步驟(塗佈步驟);及 加熱上述塗佈之樹脂組合物,使該樹脂組合物中所含之聚醯亞胺前驅體醯亞胺化而形成聚醯亞胺樹脂膜之步驟(加熱步驟)。 上述積層體之製造方法例如除不進行剝離步驟以外,可與上述樹脂膜之製造方法同樣地實施。 該積層體例如可較佳地用於可撓性器件之製造。 若進而詳細地說明,則如下所述。 於形成可撓性顯示器之情形時,使用玻璃作為基板,於其上形成可撓性基板,視需要於可撓性基板上形成防止水蒸氣及氧之侵入之障壁層,進而於其上形成TFT等。於可撓性基板上形成TFT等之步驟典型而言係於150~650℃之廣範圍之溫度下實施。但是,為了實現現實所需之性能,需要於250℃~450℃左右之高溫下,使用無機物材料形成TFT-IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide,氧化銦鎵鋅)氧化物半導體或TFT(a-Si-TFT、poly-Si-TFT)。 關於本實施形態之樹脂膜,如上所述,尤其於塗佈於大型基板上時,為了消除由基板自重所引起之撓曲而利用複數個支持體支持基板之情形時,可製造即便於與支持體接觸之部分亦無色不均之色調均勻之膜,因此於使用該樹脂膜作為可撓性基板之情形時,可無色差地視認可撓性顯示器。 因此,本發明之另一態樣提供一種顯示器基板。 又,本發明之又一態樣提供一種製造上述顯示器基板之方法。 本實施形態中之顯示器基板之製造方法之特徵在於包括: 於基板之表面上塗佈上述樹脂組合物之步驟(塗佈步驟); 將上述塗佈之樹脂組合物加熱,使該樹脂組合物所含之聚醯亞胺前驅體醯亞胺化而形成聚醯亞胺樹脂膜之步驟(加熱步驟); 於上述聚醯亞胺樹脂膜上形成元件或電路之步驟(元件、電路形成步驟);及 將上述形成有元件或電路之聚醯亞胺樹脂膜自上述基板剝離之步驟(剝離步驟)。 於上述方法中,塗佈步驟、加熱步驟、及剝離步驟分別可與上述樹脂膜之製造方法同樣地進行。 元件、電路形成步驟可藉由業者公知之方法而實施。 本實施形態之樹脂膜可較佳地用於因既有之聚醯亞胺膜所具有之黃色而導致使用受到限制之用途,尤其可較佳地用於可撓性顯示器用無色透明基板、彩色濾光片用保護膜等用途。進而,亦可用於例如保護膜、TFT-LCD等中之散光片及塗膜(例如TFT-LCD之中間層、閘極絕緣膜、液晶配向膜等); 觸控面板用ITO基板、智慧型手機用代替覆蓋玻璃之樹脂基板等 要求無色透明性、及低雙折射性之領域。若將本實施形態之聚醯亞胺應用於液晶配向膜,則可製造開口率較高、對比率較高之TFT-LCD。 使用本實施形態之樹脂組合物而製造之樹脂膜及積層體除可用作例如半導體絕緣膜、TFT-LCD絕緣膜、電極保護膜等之外,於可撓性器件之製造中尤其可較佳地用作基板。此處,作為可應用本實施形態之樹脂膜及積層體之可撓性器件,例如可列舉可撓性顯示器、可撓性太陽電池、可撓性觸控面板電極基板、可撓性照明、可撓性電池等。 [實施例] 以下藉由實施例詳細地說明本發明,但本發明並不限定於該等實施例。 實施例及比較例中之各種評價分別如下所述般進行。 <重量平均分子量之測定> 重量平均分子量(Mw)及數量平均分子量(Mn)係利用凝膠滲透層析法(GPC)並藉由下述條件而測定。 作為溶劑,使用N,N-二甲基甲醯胺(和光純藥工業公司製造,高效液相層析儀用,即將測得之前添加24.8 mmol/L之溴化鋰一水合物(和光純藥工業公司製造,純度99.5%)及63.2 mmol/L之磷酸(和光純藥工業公司製造,高效液相層析儀用)溶解而成者)。用以算出重量平均分子量之校準曲線係使用標準聚苯乙烯(Tosoh公司製造)製成。 管柱:Shodex KD-806M(昭和電工公司製造) 流速:1.0 mL/分鐘 管柱溫度:40℃ 泵:PU-2080Plus(JASCO公司製造) 檢測器:RI-2031Plus(RI(Refractive Index):示差折射計,JASCO公司製造)及UV‐2075Plus(UV-VIS(Ultraviolet and Visible Spectrophotometry):紫外可見光吸光計,JASCO公司製造) <支持體部位中之色不均之評價> 使用手動塗佈機以硬化後膜厚達到15 μm之方式將實施例及比較例之各者中所製備之樹脂組合物塗佈於10 cm見方之無鹼玻璃基板上。於設定為80℃之烘箱中,設置4根直徑0.5 cm之圓柱狀石英柱作為支持體,於其上放置塗佈有上述樹脂組合物之玻璃基板,進行30分鐘之預烘烤。其後,以使庫內之氧濃度變為10質量ppm以下之方式進行調整,以350℃實施1小時之加熱硬化處理(包含醯亞胺化在內之硬化處理,以下相同),藉此製作於玻璃基板上形成有聚醯亞胺樹脂膜之積層體。當乾燥及加熱時,目視觀察該積層體之表面中位於支持體上之區域,以如下基準判斷色不均。 ◎:4點均無環狀之色不均(極其良好) ○:4點中1點有環上之色不均(良好) ×:4點中2~3點有環上之色不均(不良) ××:無法判別(極其不良) <殘留應力之評價> 於預先測定「翹曲量」之厚度625 μm±25 μm之6英吋矽晶圓上,藉由棒式塗佈機塗佈實施例及比較例之各者中所製備之樹脂組合物,以80℃預烘烤30分鐘。其後,使用立式硬化爐(Koyo Lindberg公司製造,型號名VF-2000B),以使庫內之氧濃度變為10質量ppm以下之方式進行調整,以350℃實施60分鐘之加熱硬化處理,藉此製作形成有膜厚15 μm之聚醯亞胺樹脂膜之矽晶圓。 使用殘留應力測定裝置(Tencor公司製造,型號名FLX-2320)測定該晶圓之翹曲量,以如下基準評價矽晶圓與樹脂膜之間產生之殘留應力。 ◎:殘留應力超過-5 MPa且為15 MPa以下(殘留應力之評價為「極其良好」) ○:殘留應力超過15 MPa且為25 MPa以下(殘留應力之評價為「良好」) △:殘留應力超過25 MPa或為-5MPa以下(殘留應力之評價為「不良」) <黃色度(YI值)之評價> 以使硬化後膜厚變為15 μm之方式將實施例及比較例之各者中所製備之樹脂組合物塗佈於表面設置有鋁蒸鍍層(厚度0.1 μm)之6英吋矽晶圓基板,以80℃預烘烤30分鐘。其後,使用立式硬化爐(Koyo Lindberg公司製造,型號名VF-2000B),以使庫內之氧濃度變為10質量ppm以下之方式進行調整,以350℃實施1小時之加熱硬化處理,製作形成有聚醯亞胺樹脂膜之晶圓。 將該晶圓浸漬於稀鹽酸水溶液中而剝離聚醯亞胺樹脂膜,藉此獲得樹脂膜。 對所獲得之聚醯亞胺樹脂膜藉由日本電色工業(股)製造之(分光光度計:SE600),使用D65光源測定YI值(換算成膜厚15 μm)。將樹脂膜切割為10 cm×10 cm,對不同之5點測定YI值,求取其平均值、及最大值與最小值之差。 <雷射剝離能量之評價> 以使硬化後膜厚變為15 μm之方式將實施例及比較例之各者中所製備之樹脂組合物塗佈於玻璃基板(厚度0.7 mm),以80℃預烘烤30分鐘。其後,使用立式硬化爐(Koyo Lindberg公司製造,型號名VF-2000B),以使庫內之氧濃度變為10質量ppm以下之方式進行調整,以350℃實施1小時之加熱硬化處理,製作玻璃基板與聚醯亞胺樹脂膜之積層體。 藉由準分子雷射(波長308 nm),自上述所獲得之積層體之玻璃基板側一面階梯性地增加照射能量一面進行照射,將可剝離聚醯亞胺之最小照射能量作為雷射剝離能量進行評價。 <利用XPS之Si原子濃度之測定> 藉由與上述YI值之評價同樣之方法獲得樹脂膜後,使用Thermo Fisher ESCALAB250,將激發源設定為mono.AlKα 15 kV×10 mA進行測定。藉由讀取鍵結能為96~108 eV附近之波峰,而以單位「原子%」算出Si原子濃度。 <聚醯亞胺前驅體溶液之製備> [製造例1] 於經氮氣置換之500 ml可分離式燒瓶中,添加作為溶劑之18 L罐剛開封後之N-甲基-2-吡咯啶酮(NMP,含水量250質量ppm)之相當於固形物成分含量15 wt%之量、以及作為二胺之2,2'-雙(三氟甲基)聯苯胺(TFMB)49.0 mmol,攪拌而使TFMB溶解於NMP中。繼而,添加作為四羧酸二酐之苯均四酸二酐(PMDA)50 mmol,於氮氣氣流下在80℃下攪拌4小時進行聚合反應。其後,冷卻至室溫,追加NMP,以使溶液黏度變為51,000 mPa・s之方式進行調整,藉此獲得聚醯亞胺前驅體(聚醯胺酸)之NMP溶液(以下亦稱為清漆)P-1。所獲得之聚醯胺酸之重量平均分子量(Mw)為180,000。 [製造例2~13] 於上述製造例1中,將溶劑及四羧酸二酐之種類及量分別設為如表1所記載,除此以外,與製造例1同樣地獲得聚醯亞胺前驅體溶液(以下亦稱為清漆)P-2~P-15。 將所獲得之各聚醯亞胺前驅體之重量平均分子量(Mw)與單體組成一併示於表1。 [表1]
表1中之溶劑及單體之簡稱分別為以下含義。單體欄中之「-」表示未使用該欄之相應成分。 [溶劑] NMP:N-甲基-2-吡咯啶酮(18 L罐剛開封後者,含水量250質量ppm) DMAc:N,N-二甲基乙醯胺(通用等級(並非脫水等級),含水量2,300 ppm) M100:Equamide M100(製品名,出光興產公司製造,含水量260 ppm) B100:Equamide B100(製品名,出光興產公司製造,含水量270 ppm) [四羧酸二酐] PMDA:苯均四酸二酐 6FDA:4,4'-(六氟亞異丙基)二鄰苯二甲酸二酐 sBPDA:3,3'-4,4'-聯苯四羧酸二酐 ODPA:4,4'-氧二鄰苯二甲酸二酐 TAHQ:4,4'-聯苯雙(偏苯三甲酸單酯酸酐) [二胺] TFMB:4,4'-二胺基-2,2'-雙(三氟甲基)聯苯 (實施例1) 於製造例1所獲得之聚醯亞胺前驅體之清漆P-1中,溶解換算為相對於聚醯亞胺前驅體100重量份為0.05重量份之界面活性劑(DBE-821,製品名,Gelest製造之聚矽氧系界面活性劑),利用0.1 μm之過濾器過濾,藉此調整樹脂組合物。 對所獲得之樹脂組合物測定各種特性,並進行評價。 將樹脂組合物之調整組成彙總於表2,將所獲得之結果彙總於表3。樹脂膜之Si原子濃度為0.05原子%。 (實施例2~21及比較例1~9) 於上述實施例1中,將使用之清漆所含之聚醯亞胺前驅體及界面活性劑分別調整為表2所示之組成,除此以外,與實施例1同樣地調整樹脂組合物。 對所獲得之樹脂組合物測定各種特性,並進行評價。 於實施例14中,除了使用聚醯亞胺前驅體及聚矽氧系界面活性劑以外,進而使用表2所示之種類及量之矽烷偶合劑。 將所獲得之結果彙總於表3。 於比較例9中,黃色度(YI值)無法評價係指聚矽氧系界面活性劑凝集於表面,結果膜白濁化而無法進行黃色度評價。 比較例1~8之樹脂膜之Si原子濃度均為0原子%。 [表2]
[表2]
[表2]
表2中之聚矽氧系界面活性劑及矽烷偶合劑之簡稱分別為以下之含義。該等欄中之「-」表示未使用該欄之相應成分。 [界面活性劑] (聚矽氧系界面活性劑) DBE-821:製品名,Gelest製造 DBE-621:製品名,Gelest製造 DBE-714:製品名,Gelest製造 DBE-224:製品名,Gelest製造 Polyflow:Polyflow KL-100,共榮社化學公司製造 BYK313:製品名,BYK-Chemie Japan製造 (氟系界面活性劑) F171:製品名,MEGAFAC F171,DIC製造 [矽烷偶合劑] BT:下述式 [化20]所表示之矽烷偶合劑 [表3]
[產業上之可利用性] 使用本發明之樹脂組合物製造之聚醯亞胺膜及積層體例如除可用作半導體絕緣膜、TFT-LCD絕緣膜、電極保護膜等之外,亦可較佳地用作可撓性器件之基板。此處,可撓性器件例如係指可撓性顯示器、可撓性太陽電池、可撓性觸控面板電極基板、可撓性照明、可撓性電池等。
Claims (12)
- 一種樹脂組合物,其特徵在於含有:(a)聚醯亞胺前驅體100質量份,其包含下述式(4)所表示之結構單元:(b)聚矽氧系界面活性劑0.001~5質量份;及(c)有機溶劑。
- 如請求項1之樹脂組合物,其進而含有:(a)聚醯亞胺前驅體,其包含下述通式(1):{式中,R1及R2分別獨立地選自氫原子、碳數1~20之一價脂肪族烴基及芳香族基,X1為碳數4~32之四價有機基,其中,源自3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐之四價有機基之情形除外}所表示之結構單元。
- 如請求項1或2之樹脂組合物,其中上述(b)聚矽氧系界面活性劑具有下述式(6):{式中,n表示1以上且5以下之整數}所表示之結構單元。
- 如請求項1或2之樹脂組合物,其中上述(c)有機溶劑包含沸點為170~270℃之範圍之化合物。
- 如請求項1或2之樹脂組合物,其中上述(c)有機溶劑包含20℃下之蒸氣壓為250Pa以下之化合物。
- 如請求項1或2之樹脂組合物,其中上述(c)有機溶劑包含選自由N-甲基-2-吡咯啶酮、γ-丁內酯及下述通式(7):{式中,R3為甲基或正丁基}所表示之化合物所組成之群中之至少一種化合物。
- 如請求項1或2之樹脂組合物,其進而含有(d)烷氧基矽烷化合物。
- 一種樹脂膜,其特徵在於含有具有下述通式(9):{式中,X1為碳數4~32之四價有機基}所表示之結構單元之聚醯亞胺、及聚矽氧系界面活性劑;且換算成15μm厚時之黃色度(YI)為20以下,換算成0.1μm厚時之308nm下之吸光度為0.1以上。
- 一種樹脂膜之製造方法,其特徵在於包括:塗佈步驟,其係將如請求項1至7中任一項之樹脂組合物塗佈於基板之表面上;溶劑去除步驟,其係將塗佈之樹脂組合物乾燥而去除溶劑;加熱步驟,其係加熱上述基板及上述乾燥後之樹脂組合物,使該樹脂組合物所含之樹脂前驅體醯亞胺化而形成聚醯亞胺樹脂膜;及剝離步驟,其係將上述聚醯亞胺樹脂膜自該基板剝離。
- 如請求項9之樹脂膜之製造方法,其中上述剝離步驟包括自基板側照射雷射後,將上述聚醯亞胺樹脂膜自上述基板剝離之步驟。
- 一種積層體之製造方法,其特徵在於包括:塗佈步驟,其係將如請求項1至7中任一項之樹脂組合物塗佈於基板之表面上;及加熱步驟,其係加熱該基板及該樹脂組合物,使該樹脂組合物所含之該樹脂前驅體醯亞胺化而形成聚醯亞胺樹脂膜。
- 一種顯示器基板之製造方法,其特徵在於包括:塗佈步驟,其係將如請求項1至7中任一項之樹脂組合物塗佈於基板;加熱步驟,其係將塗佈之樹脂組合物加熱而形成聚醯亞胺樹脂膜;元件、電路形成步驟,其係於上述聚醯亞胺樹脂膜上形成元件或電路;及剝離步驟,其係將上述形成有元件或電路之聚醯亞胺樹脂膜自該基板剝離。
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