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WO2018190179A1 - ポリイミドフィルム、積層体、及びディスプレイ用表面材 - Google Patents

ポリイミドフィルム、積層体、及びディスプレイ用表面材 Download PDF

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WO2018190179A1
WO2018190179A1 PCT/JP2018/014168 JP2018014168W WO2018190179A1 WO 2018190179 A1 WO2018190179 A1 WO 2018190179A1 JP 2018014168 W JP2018014168 W JP 2018014168W WO 2018190179 A1 WO2018190179 A1 WO 2018190179A1
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WO
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polyimide
group
polyimide film
less
general formula
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/014168
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English (en)
French (fr)
Inventor
勝哉 坂寄
太田 貴之
滉大 岡田
奈保美 金澤
小林 義弘
綾 勝又
綾子 古瀬
前田 高徳
敬輔 脇田
誠 溝尻
Original Assignee
大日本印刷株式会社
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Filing date
Publication date
Application filed by 大日本印刷株式会社 filed Critical 大日本印刷株式会社
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/34Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyamides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/06Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • C08G73/10Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18Manufacture of films or sheets

Definitions

  • Embodiment of this indication is related with a polyimide film, a layered product, and a surface material for displays.
  • a polyimide resin is a highly heat-resistant resin obtained by subjecting a polyamic acid obtained by a condensation reaction of an aromatic tetracarboxylic acid anhydride and an aromatic diamine to a dehydration ring-closing reaction.
  • polyimide resins generally show yellow or brown coloration, it has been difficult to use them in fields that require transparency, such as display applications and optical applications. Therefore, it has been studied to apply a polyimide having improved transparency to a display member.
  • Patent Document 1 discloses 1,2,4,5-cyclohexanetetracarboxylic acid, 1,2,4,5-cyclohexanetetracarboxylic acid dicarboxylic acid as polyimide resins having high heat resistance, high transparency, and low water absorption.
  • a polyimide resin obtained by reacting with an imino forming compound is disclosed, and is described as being suitable for a substrate material such as a flat panel display or a mobile phone device.
  • Patent Document 2 includes a unit structure derived from aromatic dianhydride and aromatic diamine, and includes an additive for improving tear strength, or a functional group selected from the group consisting of a hexafluoro group, a sulfone group, and an oxy group.
  • a transparent polyimide film is further disclosed that further includes a unit structure derived from the monomer it has.
  • Patent Document 3 discloses a polyimide film having a peak peak in a tan ⁇ curve, which is a value obtained by dividing a loss elastic modulus by a storage elastic modulus, as a polyimide film having excellent transparency and heat resistance. ing.
  • Patent Document 4 obtains a polyimide film that is colorless and transparent as a polyimide film used for a substrate of a flexible device, has a low residual stress generated between the inorganic film, and has excellent mechanical and thermal properties.
  • a polyimide film obtained by imidizing a polyimide precursor using a specific fluorine-based aromatic diamine and a silicone compound having a siloxane skeleton having 3 to 200 silicon atoms as a monomer component is disclosed.
  • a polyimide film with an inorganic film (SiN film) is formed using the polyimide precursor, cracks and peeling are not observed after a bending test in which bending is repeated 10 times ( ⁇ ). Observed ( ⁇ ).
  • Patent Document 5 an aromatic diamine and an aromatic tetracarboxylic dianhydride are mainly used for the purpose of avoiding warpage and curling in a polyimide film used for a base film such as a flexible printed wiring board.
  • a polyimide film using 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride as an essential component is disclosed as a group tetracarboxylic dianhydride.
  • Examples of conventional flexible displays include those in which the display screen is gently curved. Therefore, a base material and a surface material used for a conventional flexible display are thin, light, and can be bent. That is, unlike a glass substrate, there has been a demand for flexibility that does not break even when bent.
  • recent flexible displays have been required to be able to fold the display screen, bend it to a larger curvature, and restore without folding.
  • Mobile devices that can fold screens are often carried in a folded state, so the flexible display mounted on a mobile device will be restored to its original state when it is flattened even if it is folded for a long time.
  • the base material and the surface material for flexible displays are also required to have resilience after being bent for a long time (hereinafter, sometimes referred to as static bending resistance).
  • static bending resistance In the resin film using the conventional transparent polyimide, even if it shows a good result in a test in which the flat state and the bent state are repeated at a constant cycle, if the bent state continues for a long time, the crease is formed, There is a problem that it is difficult to return to a flat surface and inferior in static bending resistance particularly in a high humidity environment.
  • the polyimide film described in patent document 5 is inferior in transparency, it is difficult to use it for fields, such as a display use and an optical use. In view of the above, there is a demand for a resin film that has excellent transparency and improved bending resistance in a high humidity environment.
  • the present disclosure has been made in view of the above problems, and has as its main object to provide a resin film that is excellent in transparency and improved in bending resistance under a high humidity environment. Moreover, this indication aims at providing the surface material for displays which is the laminated body which has the said resin film, and the said resin film or the said laminated body.
  • the polyimide which has a structure denoted by the following general formula (1),
  • the polyimide contains an aromatic ring, and is selected from the group consisting of (i) a fluorine atom, and (ii) a structure in which the aromatic rings are connected to each other with a sulfonyl group or an alkylene group optionally substituted with fluorine.
  • the total light transmittance measured in accordance with JIS K7361-1 is 85% or more, The yellowness calculated in accordance with JIS K7373-2006 is 12 or less, A polyimide film having a humidity expansion coefficient of 10.0 ppm /% RH or less is provided.
  • R 1 represents a tetravalent group that is a tetracarboxylic acid residue
  • R 2 represents a divalent group that is a diamine residue
  • the content ratio of the diamine residue having a silicon atom is 50 mol% or less
  • n represents the number of repeating units.
  • R 2 is selected from a diamine residue having no silicon atom and a diamine residue having one or two silicon atoms in the main chain.
  • a polyimide film that represents a divalent group that is at least one kind, and a content ratio of a diamine residue having one or two silicon atoms in the main chain in the total amount of R 2 is 50 mol% or less.
  • a polyimide film having an inner angle measured by the test of 120 ° or more is provided.
  • Static bending test method A polyimide film test piece cut out to 15 mm ⁇ 40 mm is bent at a position of half of the long side, and both ends of the long side of the test piece sandwich a metal piece (100 mm ⁇ 30 mm ⁇ 6 mm) having a thickness of 6 mm from the upper and lower surfaces. Placed between glass plates (100 mm x 100 mm x 0.7 mm) from above and below with the tape fixed so that the overlap between the top and bottom surfaces of the test piece and the metal piece is 10 mm each.
  • the test piece is fixed in a bent state with an inner diameter of 6 mm. At that time, a dummy test piece is sandwiched between the metal piece and the glass plate where there is no test piece, and is fixed with tape so that the glass plate is parallel.
  • the test piece thus fixed in a bent state is left to stand for 24 hours in an environment of 60 ° C. and 90% relative humidity (RH), and then the glass plate and fixing tape are removed, and the test piece is attached to the test piece. Release this force. Thereafter, one end of the test piece is fixed, and the internal angle of the test piece 30 minutes after the force applied to the test piece is released is measured.
  • R 1 in the general formula (1) is 4,4 ′-(hexafluoroisopropylidene) diphthalic acid.
  • Anhydrous residue, 3,4 '-(hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride residue, 3,3'-(hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride residue, 4,4'-oxydiphthalic anhydride Provided is a polyimide film comprising a residue and at least one tetravalent group selected from the group consisting of a residue and a 3,4′-oxydiphthalic anhydride residue.
  • the diamine residue having no silicon atom in R 2 in the general formula (1) is (i) fluorine.
  • a polyimide film which is at least one divalent group selected from the group consisting of a divalent group represented by formula (2).
  • R 3 and R 4 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a perfluoroalkyl group.
  • a polyimide film having a value obtained by dividing yellowness calculated in accordance with JIS K7373-2006 by a film thickness ( ⁇ m) of 0.10 or less.
  • R 2 represents a divalent group that is at least one selected from diamine residues having no silicon atom, and includes a diamine residue having a hexafluoroisopropylidene skeleton in the main chain, or R 2 represents a divalent group which is at least one selected from a diamine residue having no silicon atom and a diamine residue having one or two silicon atoms in the main chain, and the total amount of R 2 Among these, the content ratio of the diamine residue having one or two silicon atoms in the main chain is 2.5 mol or more and 50 mol% or less.
  • a laminate having the polyimide film of the one embodiment of the present disclosure and a hard coat layer containing at least one polymer of a radical polymerizable compound and a cationic polymerizable compound is provided. To do.
  • the radical polymerizable compound is a compound having two or more (meth) acryloyl groups in one molecule
  • the cationic polymerizable compound includes at least one of an epoxy group and an oxetanyl group.
  • a laminate which is a compound having two or more molecules.
  • a polyimide film according to one embodiment of the present disclosure or a surface material for display which is a laminate according to one embodiment of the present disclosure is provided.
  • a polyimide film according to one embodiment of the present disclosure or a surface material for a flexible display which is a laminate according to one embodiment of the present disclosure is provided.
  • the present disclosure it is possible to provide a resin film that has excellent transparency and improved bending resistance in a high humidity environment. Moreover, according to this indication, the surface material for displays which is the laminated body which has the said resin film, and the said resin film or the said laminated body can be provided.
  • FIG. 6 is a diagram showing a tan ⁇ curve of Example 2.
  • the polyimide film of one embodiment of the present disclosure contains a polyimide having a structure represented by the following general formula (1),
  • the polyimide contains an aromatic ring, and is selected from the group consisting of (i) a fluorine atom, and (ii) a structure in which the aromatic rings are connected to each other with a sulfonyl group or an alkylene group optionally substituted with fluorine.
  • the total light transmittance measured in accordance with JIS K7361-1 is 85% or more
  • the yellowness calculated in accordance with JIS K7373-2006 is 12 or less
  • the polyimide film has a humidity expansion coefficient of 10.0 ppm /% RH or less.
  • R 1 represents a tetravalent group that is a tetracarboxylic acid residue
  • R 2 represents a divalent group that is a diamine residue
  • the content ratio of the diamine residue having a silicon atom is 50 mol% or less
  • n represents the number of repeating units.
  • the polyimide film of the present disclosure has a peak apex only in a temperature region of 150 ° C. or higher in a tan ⁇ curve that is a value obtained by dividing the loss elastic modulus by the storage elastic modulus.
  • a peak apex is less than 150 ° C.
  • the molecular chain of the polyimide is likely to move, plastic deformation is likely to occur, and the bending resistance may be deteriorated. Since it does not exist below 150 ° C., the mobility of the molecular chain is suppressed, plastic deformation becomes difficult, and bending resistance can be improved.
  • the polyimide film of the present disclosure is more preferably one having a peak apex only in a temperature region of 200 ° C. or higher in the tan ⁇ curve from the viewpoint of improving bending resistance and surface hardness, and a temperature region of 220 ° C. or higher. It is still more preferable that it has only.
  • the peak apex is in a temperature region of 380 ° C. or lower in the tan ⁇ curve.
  • the polyimide film of the present disclosure preferably does not have a peak apex in the tan ⁇ curve in a temperature range of ⁇ 150 ° C. or higher and lower than 150 ° C., and further in a temperature range of ⁇ 70 ° C. or higher and lower than 150 ° C. Further, it is preferable that the peak of the tan ⁇ curve does not exist in the temperature region of 100 ° C.
  • the peak of the tan ⁇ curve does not exist in the temperature region of 0 ° C. or lower.
  • the main chain has a diamine residue having a long siloxane bond, or when the main chain contains a large amount of a diamine residue having a silicon atom, the peak of the tan ⁇ curve is present in such a low temperature region.
  • the silicon atom-containing diamine residue used in the present disclosure is selected so as to have a relatively small amount of a relatively short siloxane bond that does not have a peak peak in the tan ⁇ curve in such a low temperature region. is doing.
  • a decrease in tensile modulus at room temperature is also suppressed. And sufficient surface hardness as a protective film can be maintained.
  • the peak apex temperature can be used as an index of the glass transition temperature.
  • the dynamic viscoelasticity measurement is performed, for example, with a dynamic viscoelasticity measuring device RSA-G2 (TE Instruments Japan Co., Ltd.), with a measurement range of ⁇ 150 ° C. or higher and 490 ° C. or lower, and a frequency of 1 Hz. It can be performed at a temperature rate of 5 ° C./min. Further, the measurement can be performed with a sample width of 5 mm and a distance between chucks of 20 mm. When analyzing peaks and inflection points, the data is digitized and analyzed from the numerical values without visual evaluation.
  • RSA-G2 TE Instruments Japan Co., Ltd.
  • the peak is a value of tan ⁇ of 0.2 or more, Preferably, it has an inflection point of 0.3 or more and a maximum value, and the peak width between the valleys of the peaks is 3 ° C. or more. Small vertical fluctuations are not observed as peaks at the top of the peak.
  • the polyimide film of the present disclosure has a total light transmittance of 85% or more as measured in accordance with JIS K7361-1.
  • the total light transmittance of the polyimide film of the present disclosure measured according to JIS K7361-1 is preferably 88% or more, more preferably 89% or more, particularly 90% or more. It is preferable.
  • the polyimide film of the present disclosure has a thickness of 5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, and the total light transmittance measured in accordance with JIS K7361-1 is preferably 85% or more, and more preferably 88% or more.
  • the polyimide film of the present disclosure has a thickness of 50 ⁇ m ⁇ 5 ⁇ m, and the total light transmittance measured in accordance with JIS K7361-1 is preferably 85% or more, and more preferably 88% or more. Further, it is preferably 89% or more, and particularly preferably 90% or more.
  • the total light transmittance measured according to JIS K7361-1 can be measured by, for example, a haze meter (for example, HM150 manufactured by Murakami Color Research Laboratory).
  • the converted value of the total light transmittance of different thickness can be obtained by Lambert Beer's law and can be used.
  • the polyimide film of the present disclosure has a yellowness (YI value) calculated based on JIS K7373-2006 of 12 or less.
  • YI value yellowness calculated based on JIS K7373-2006 of 12 or less.
  • the yellowness (YI value) calculated in accordance with JIS K7373-2006 is preferably 10 or less, more preferably 7 or less, and even more preferably 5 or less.
  • the polyimide film of the present disclosure has a thickness of 5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, and the yellowness (YI value) calculated in accordance with JIS K7373-2006 is preferably 12 or less, more preferably 10 or less, It is still more preferably 7 or less, and particularly preferably 5 or less.
  • the polyimide film of the present disclosure has a thickness of 50 ⁇ m ⁇ 5 ⁇ m, and the yellowness (YI value) calculated in accordance with JIS K7373-2006 is preferably 12 or less, more preferably 10 or less. Preferably, it is 7 or less, more preferably 5 or less.
  • the yellowness (YI value) is determined according to JIS K7373-2006 by using an ultraviolet-visible near-infrared spectrophotometer (for example, JASCO Corporation V-7100), and by a spectrocolorimetric method.
  • a two-degree field tristimulus values X, Y, and Z in the XYZ color system are obtained based on transmittance measured at 1 nm intervals in a range of 250 nm to 800 nm, and the X, Y, It can be calculated from the value of Z by the following formula.
  • YI 100 (1.2769X ⁇ 1.0592Z) / Y It should be noted that, from the measurement value of yellowness of a certain thickness, the yellowness of different thicknesses is calculated for each transmittance at each wavelength measured at 5 nm intervals between 380 nm and 780 nm of a sample with a specific thickness. Similarly to the light transmittance, a converted value of each transmittance at each wavelength of different thickness can be obtained according to Lambert Beer's law, and can be calculated and used based on it.
  • the polyimide film of the present disclosure has a yellow color calculated in accordance with JIS K7373-2006 because yellowish coloring is suppressed, light transmittance is improved, and the polyimide film can be suitably used as a glass substitute material.
  • the value obtained by dividing the degree (YI value) by the film thickness ( ⁇ m) is preferably 0.10 or less, more preferably 0.04 or less, and 0.03 More preferably, it is as follows.
  • the value obtained by dividing the yellowness (YI value) by the film thickness ( ⁇ m) is the second decimal place according to the rule B of JIS Z8401: 1999. Rounded value.
  • the polyimide film of this indication has a humidity expansion coefficient of 10.0 ppm /% RH or less. Since it is a polyimide film with a low humidity expansion coefficient, it is not easily affected by humidity, and even under high humidity environments, it is suppressed that bending resistance is impaired by deformation due to moisture absorption. Resistance is improved.
  • the humidity expansion coefficient is preferably 9.0 ppm /% RH or less, more preferably 8.0 ppm /% RH or less, still more preferably 7.5 ppm /% RH or less, It is more preferably 6.5 ppm /% RH or less, and even more preferably 3.0 ppm /% RH or less.
  • the humidity expansion coefficient of the polyimide film can be measured by the following method.
  • the test piece of polyimide film cut out to 5 mm ⁇ 20 mm is sufficiently dried, and the test piece is set so that the distance between chucks is 15 mm and the tensile load in the long side direction is 5 g.
  • the temperature is fixed at 25 ° C, the humidity is changed to 15% RH, 20% RH, and 50% RH, and the average elongation per humidity of 1% is calculated from the elongation amount of the test pieces of humidity 20% RH and 50% RH.
  • the calculation formula is as follows.
  • Humidity expansion coefficient (ppm /% RH) (X ⁇ 10 6 ) / (Y ⁇ Z)
  • X Value obtained by subtracting the test piece length at 20% RH from the test piece length at 50% RH
  • Y Humidity change amount when changing from 20% RH to 50% RH (50-20 (% RH ))
  • Test piece length when Z 20% RH
  • steam TMA / S 8227A1 manufactured by Rigaku Corporation can be used. The elongation of the test piece is always monitored, recorded every second, and measured according to the following procedure. In the following measurement, that the length of the test piece is constant means that the change in the sample length for 30 minutes is 0.1 ⁇ m or less. 1.
  • the thickness of the polyimide film test piece is although not particularly limited, it is preferably in the range of 5 ⁇ m to 200 ⁇ m, more preferably in the range of 10 ⁇ m to 150 ⁇ m, and still more preferably in the range of 15 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the polyimide contained in the polyimide film contains an aromatic ring, and (i) a fluorine atom, and (ii) an alkylene group in which the aromatic rings may be substituted with a sulfonyl group or fluorine.
  • the diamine residue has a silicon atom in the main chain
  • the main chain has a silicon atom in the total amount of the diamine residues.
  • polyimide having a specific structure in which the content ratio of the diamine residue is 50 mol% or less, and a specific temperature range of the peak of the tan ⁇ curve, the specific total light transmittance, the specific yellowness,
  • Polyimide film having the specific humidity expansion coefficient By using the polyimide film having the specific humidity expansion coefficient, it is possible to provide a resin film having excellent transparency and improved bending resistance under a high humidity environment.
  • the present inventors paid attention to polyimide among resins.
  • Polyimide is known to have excellent heat resistance due to its chemical structure.
  • the polyimide film forms an ordered structure in which the arrangement of molecular chains inside is constant, and it is considered that it can have a resilience from a bent state to a flat state at room temperature. .
  • polyimide in a high-humidity environment, polyimide is prone to deteriorate from its folded state, especially when the film is bent for a long time, and may be creased and not return flat. confirmed.
  • polyimide absorbs moisture, so that the absorbed moisture acts like a plasticizer and the film is easily plastically deformed, so it is difficult to restore even if the bending force is removed. Is done.
  • the inventors of the present invention indicate that the polyimide film containing the specific polyimide and having the specific characteristics has excellent transparency and excellent bending resistance even in a high humidity environment. I found it.
  • the specific polyimide includes an aromatic ring, and (i) a fluorine atom, and (ii) an alkylene group in which the aromatic rings may be substituted with a sulfonyl group or fluorine.
  • the transparency is improved, and when the diamine residue does not have a silicon atom or has a silicon atom, it has a silicon atom in the main chain.
  • the diamine residue is 50 mol% or less of the total amount of diamine residues and the peak of the tan ⁇ curve is in a specific temperature range, the deterioration of bending resistance is suppressed, and further the humidity of the polyimide film Since the expansion coefficient is 10.0 ppm /% RH or less, it is hardly affected by humidity, so it has excellent transparency and excellent bending even in high humidity environments. It is believed to have the sex.
  • the content of the diamine residue having a silicon atom is too large, or when the peak of the tan ⁇ curve exists in a low temperature range such as less than 150 ° C., the mobility of the polyimide molecules in the polyimide film increases and plastic deformation occurs.
  • the bending resistance is likely to deteriorate.
  • the humidity expansion coefficient of the polyimide film exceeds 10.0 ppm /% RH, even if the bending resistance in a dry environment such as a humidity of 20% RH or less is good, the influence of moisture absorption is large. The bending resistance at the end will deteriorate. This is because a polyimide film with a high humidity expansion coefficient expands in a high-temperature and high-humidity environment, and the interaction between the molecular chains becomes dilute, so that the bent part is easily plastically deformed when taking a bent shape. It is guessed.
  • the polyimide film which concerns on this indication contains the polyimide which has a structure represented by the said General formula (1), and has the said specific characteristic. As long as the effects of the present disclosure are not impaired, other components may be contained or other configurations may be included.
  • a polyimide is obtained by reacting a tetracarboxylic acid component and a diamine component. It is preferable to obtain imidization by obtaining a polyamic acid by polymerization of a tetracarboxylic acid component and a diamine component.
  • the imidization may be performed by thermal imidization or chemical imidization. Moreover, it can also manufacture by the method which used thermal imidation and chemical imidization together.
  • the polyimide film according to the present disclosure contains a polyimide having a structure represented by the general formula (1).
  • the tetracarboxylic acid residue means a residue obtained by removing four carboxyl groups from tetracarboxylic acid, and represents the same structure as a residue obtained by removing acid dianhydride structure from tetracarboxylic dianhydride.
  • a diamine residue means the residue remove
  • the polyimide having the structure represented by the general formula (1) contains an aromatic ring, and (i) a fluorine atom, and (ii) the aromatic rings are substituted with a sulfonyl group or fluorine. And at least one selected from the group consisting of a structure linked by an alkylene group which may be formed.
  • the polyimide having the structure represented by the general formula (1) includes at least one selected from a tetracarboxylic acid residue having an aromatic ring and a diamine residue having an aromatic ring, so that the molecular skeleton becomes rigid.
  • the rigid aromatic ring skeleton tends to increase the absorption wavelength to a long wavelength, and tends to decrease the transmittance in the visible light region.
  • a fluorine atom is contained in the polyimide
  • the light transmission is improved because the electronic state in the polyimide skeleton can be hardly transferred.
  • a structure in which aromatic rings are linked to each other by an alkylene group that may be substituted with a sulfonyl group or fluorine is included in polyimide, the charge transfer in the skeleton can be prevented by breaking the ⁇ -electron conjugation in the polyimide skeleton.
  • the light transmittance improves from the point which can be inhibited.
  • a polyimide containing a fluorine atom is preferably used from the viewpoint of improving light transmittance and improving surface hardness.
  • the alkylene group which may be substituted with fluorine improves the bending resistance in a high humidity environment.
  • the alkylene group preferably has 1 to 5 carbon atoms, and more preferably 1 to 3 carbon atoms, from the viewpoint of improving bending resistance in a high humidity environment.
  • the polyimide having the structure represented by the general formula (1) is an aliphatic hydrocarbon group having 4 or more carbon atoms or an amide group in the main chain or side chain from the viewpoint of bending resistance in a high humidity environment.
  • the total amount of R 1 and R 2 is 100 mol%, it is preferably less than 20 mol%, more preferably 5 mol% or less, and even more preferably 0 mol%. preferable.
  • Tetracarboxylic acid residue and diamine having at least one selected from the group consisting of an aliphatic hydrocarbon group having 4 or more carbon atoms, an amide group, an alkoxy group, and a carboxy group, and containing neither a silicon atom nor a fluorine atom
  • the humidity expansion coefficient tends to increase.
  • both R 1 and R 2 is a silicon atom and a fluorine atom in the general formula (1)
  • the total number of carbon atoms of the aliphatic hydrocarbon group possessed by R 1 and R 2 in the general formula (1) is preferably 7 or less, more preferably 6 or less. More preferably, it is as follows.
  • R 1 and R 2 do not contain any of a silicon atom and a fluorine atom, from the viewpoint of bending resistance in a high humidity environment, R 1 and R 2 does not include any of the silicon atoms and fluorine atoms, and the proportion of the repeating unit total number of carbon atoms of the aliphatic hydrocarbon group having R 1 and R 2 exceeds the upper limit, 10 mole% It is preferably less than 5 mol%, more preferably 5 mol% or less, and even more preferably 0 mol%.
  • the tetracarboxylic acid residue in R 1 of the general formula (1) is not particularly limited, but the acid dianhydride structure is removed from a tetracarboxylic dianhydride having no silicon atom and having an aromatic ring. A residue is preferable from the viewpoint of surface hardness.
  • tetracarboxylic dianhydrides having no silicon atom and having an aromatic ring include pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 2, 2 ', 3,3'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2 ', 3,3'-biphenyltetracarboxylic dianhydride 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, 2,2-bis (2,3-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) Ether dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfone dianhydride, 1,1-bis (2,3-dicarboxyphenyl) ethane dianhydride, bis (2,3-dicar
  • the tetracarboxylic acid residue in R 1 of the general formula (1) is, among other things, 4,4 ′-(hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride residue from the viewpoint of light transmittance, bending resistance and surface hardness.
  • R 2 in the general formula (1) represents a divalent group which is a diamine residue, and the content ratio of the diamine residue having a silicon atom in the main chain in the total amount of R 2 is 50 mol% or less.
  • the diamine residue in R 2 is a divalent group that is at least one selected from a diamine residue having no silicon atom and a diamine residue having one or two silicon atoms in the main chain.
  • the content ratio of the diamine residue having one or two silicon atoms in the main chain is 50 mol% or less, which is excellent in bending resistance in a high humidity environment, and has surface hardness and It is preferable from the viewpoint of excellent compatibility.
  • the diamine residues having no silicon atom a diamine residue having no silicon atom and having an aromatic ring is preferable from the viewpoint of surface hardness.
  • the diamine residue having no aromatic atom and no silicon atom can be a residue obtained by removing two amino groups from a diamine having no silicon atom and an aromatic ring.
  • Examples of the diamine having no aromatic atom and having an aromatic ring include 4,4′-diaminodiphenylsulfone, 3,4′-diaminodiphenylsulfone, 2,2-bis (4-aminophenyl) propane, 2, 2-bis (4-aminophenyl) hexafluoropropane, p-phenylenediamine, o-phenylenediamine, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,4'-diaminodiphenyl sulfide, 4, 4'-diaminodiphenyl sulfide, 4,4'-diaminobenzophenone, 3,4'-diaminobenzophenone, 4,4'-diaminobenzanilide, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,4'-diaminodiphenylmethan
  • the diamine residue having no silicon atom in R 2 of the general formula (1) includes (i) a fluorine atom and (ii) an aromatic ring from the viewpoint of light transmittance, bending resistance and surface hardness.
  • the diamine residue having no silicon atom in R 2 of the general formula (1) is, among others, (i) a fluorine atom, and (ii) an alkylene group in which aromatic rings are substituted with a sulfonyl group or fluorine.
  • R 3 and R 4 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, or a perfluoroalkyl group.
  • the alkyl group in R 3 and R 4 in the general formula (2) preferably has 1 or more and 3 or less carbon atoms, and preferably 1 or more and 2 or less carbon atoms from the viewpoint of improving bending resistance under high humidity. It is more preferable that
  • the diamine residue having no silicon atom in R 2 of the general formula (1) is 4,4′-diaminodiphenyl from the viewpoints of light transmittance, bending resistance, surface hardness, and low hygroscopicity.
  • the total of these suitable residues is preferably 50 mol% or more, more preferably 65 mol% or more, in total 100 mol% of diamine residues having no silicon atom, Furthermore, it is preferable to contain 80 mol% or more.
  • R 2 is a diamine residue having no silicon atom.
  • the divalent group which is at least 1 type chosen from these is represented,
  • the case where the main chain contains the diamine residue which has a hexafluoro isopropylidene skeleton is mentioned.
  • the diamine residue having a hexafluoroisopropylidene skeleton in the main chain preferably includes a structure in which aromatic rings are linked with a hexafluoroisopropylidene group.
  • R 2 in the general formula (1) if not containing the diamine residue having a silicon atom in the main chain, R 2 in the general formula (1) is at least 1 selected from diamine residue having no silicon atom
  • a diamine residue which represents a divalent group which is a seed and does not have the silicon atom is mainly composed of one molecule in terms of light transmittance, bending resistance, surface hardness, and low hygroscopicity. It is more preferable that the chain contains a diamine residue having a hexafluoroisopropylidene skeleton in the chain and a ratio of fluorine atoms to carbon atoms (number%) of 30% or more. And a diamine residue containing a structure in which aromatic rings are connected by an oxy group, and the ratio (number%) of fluorine atoms to carbon atoms is 30% or more. Preferred.
  • diamine residue having no silicon atom when R 2 in the general formula (1) does not contain a diamine residue having a silicon atom in the main chain include 3,3′-bis ( Trifluoromethyl) -4,4 ′-[(1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane-2,2-diyl) bis (4,1-phenyleneoxy)] dianiline residue, 2, 2-bis [3- (3-aminophenoxy) phenyl] -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane residue, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl]- 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane residue, 2- (3-aminophenyl) -2- (4-aminophenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoro Propane and 2,2-bis (4-aminophenyl) hexafluo It is preferably one or more diamine residues selected from the group consisting of
  • R 2 in the general formula (1) does not contain a diamine residue having a silicon atom in the main chain
  • the total of diamine residues having no silicon atom is preferably 70 mol% or more, more preferably 80 mol% or more, and even more preferably 90 mol% or more.
  • the diamine residue having a silicon atom in the main chain can be a residue obtained by removing two amino groups from a diamine having a silicon atom in the main chain.
  • the diamine represented by the following general formula (A) is mentioned, for example.
  • each L is independently a direct bond or —O— bond, and each R 10 may independently have a substituent and contains an oxygen atom or a nitrogen atom.
  • R 11 represents a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and each R 11 independently has a substituent and may contain an oxygen atom or a nitrogen atom. Represents a divalent hydrocarbon group having a number of 1 or more and 20 or less, k is a number of 0 to 200.
  • Plural L, R 10 and R 11 may be the same or different.
  • Examples of the monovalent hydrocarbon group represented by R 10 include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group, and combinations thereof.
  • the alkyl group may be linear, branched or cyclic, and may be linear or a combination of branched and cyclic.
  • the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms is preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. Specifically, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, Examples thereof include t-butyl group, pentyl group, hexyl group and the like.
  • the cyclic alkyl group is preferably a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, and specific examples include a cyclopentyl group and a cyclohexyl group.
  • the aryl group is preferably an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, and specific examples include a phenyl group, a tolyl group, and a naphthyl group.
  • the monovalent hydrocarbon group represented by R 10 may be an aralkyl group, and examples thereof include a benzyl group, a phenylethyl group, and a phenylpropyl group.
  • Examples of the hydrocarbon group that may contain an oxygen atom or a nitrogen atom include an ether bond, a carbonyl bond, an ester bond, an amide bond, and an imino bond between a divalent hydrocarbon group described later and the monovalent hydrocarbon group. And a group bonded with at least one bond (—NH—).
  • the substituent that the monovalent hydrocarbon group represented by R 10 may have is not particularly limited as long as the effects of the present disclosure are not impaired. For example, a halogen atom such as a fluorine atom or a chlorine atom And a hydroxyl group.
  • the monovalent hydrocarbon group represented by R 10 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms from the viewpoint of compatibility between improvement in bending resistance and surface hardness.
  • the alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is more preferably a methyl group
  • the aryl group having 6 to 10 carbon atoms is more preferably a phenyl group.
  • Examples of the divalent hydrocarbon group represented by R 11 include an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, an arylene group, and a combination thereof.
  • the alkylene group may be linear, branched or cyclic, and may be linear or a combination of branched and cyclic.
  • the alkylene group having 1 to 20 carbon atoms is preferably an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms.
  • a linear chain such as a methylene group, an ethylene group, various propylene groups, various butylene groups, or a cyclohexylene group.
  • a combination of a linear or branched alkylene group and a cyclic alkylene group are examples of the divalent hydrocarbon group represented by R 11.
  • the arylene group is preferably an arylene group having 6 to 12 carbon atoms, and examples of the arylene group include a phenylene group, a biphenylene group, a naphthylene group, and the like. May be.
  • the divalent hydrocarbon group which may contain an oxygen atom or a nitrogen atom the divalent hydrocarbon groups may be ether bonds, carbonyl bonds, ester bonds, amide bonds, and imino bonds (—NH—).
  • a group bonded with at least one is exemplified.
  • the substituent that the divalent hydrocarbon group represented by R 11 may have is the same as the substituent that the monovalent hydrocarbon group represented by R 10 may have. Good.
  • the divalent hydrocarbon group represented by R 11 is an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms or an arylene group having 6 to 10 carbon atoms from the viewpoint of compatibility between improvement in bending resistance and surface hardness. Preferably, it is more preferably an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms.
  • K is a number from 0 to 200.
  • the average of k is preferably 0 or more and 6 or less, and preferably 0 or more and 4 or less, from the viewpoint of adhesion to the functional layer and suppression of interference fringes, and the compatibility between improvement in bending resistance and surface hardness. It is preferable. Among these, k is preferably 0 or 1.
  • a diamine residue having a silicon atom in the main chain has one or two silicon atoms in the main chain.
  • a diamine residue is preferred.
  • the glass transition temperature tends to be lowered even when added in a smaller amount, and the bending resistance and surface hardness may be deteriorated.
  • each L is independently a direct bond or —O— bond
  • each R 10 independently has a substituent.
  • And represents a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, which may contain an oxygen atom or a nitrogen atom
  • each R 11 may independently have a substituent
  • a divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may contain a nitrogen atom and a plurality of L, R 10 and R 11 may be the same or different.
  • the molecular weight of the diamine residue having a silicon atom in the main chain is preferably 3000 or less and 2000 or less from the viewpoint of imparting bending resistance while suppressing molecular mobility and compatibility of surface hardness. It is preferably 1000 or less, more preferably 800 or less, even more preferably 500 or less, and particularly preferably 300 or less. Furthermore, the molecular weight of the diamine residue having one or two silicon atoms in the main chain is preferably 1000 or less, more preferably 800 or less, even more preferably 500 or less, and 300 or less. It is particularly preferred that The molecular weight of the diamine residue is calculated by subtracting the molecular weight (32) of two amino groups (—NH 2 ) from the molecular weight of the diamine.
  • the diamine residues having a silicon atom in the main chain can be used alone or in admixture of two or more.
  • the polyimide which has a structure represented by the said General formula (1) is a diamine residue in which the diamine residue which has a silicon atom in the principal chain in R ⁇ 2 > in the said General formula (1) has two silicon atoms. It is preferable from the viewpoint of light transmittance, bending resistance and surface hardness. Further, 1,3-bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane residue, 1,3-bis (4- Aminobutyl) tetramethyldisiloxane, 1,3-bis (5-aminopentyl) tetramethyldisiloxane, and the like are preferable from the viewpoints of availability and compatibility between light transmittance and surface hardness.
  • R 2 of the general formula (1) contains a diamine residue having a silicon atom in the main chain
  • the content ratio of the diamine residue having a silicon atom in the main chain in the total amount of R 2 is 50 mol%.
  • it is not particularly limited as long as it is below, from the viewpoint of bending resistance, it is preferably 2.5 mol% or more, preferably 2.5 mol% or more and 45 mol% or less, preferably 3 mol% or more and 40 mol%. % Or less is more preferable.
  • R 2 in the general formula (1) is a diamine residue having no silicon atom because of surface hardness and bending resistance in a high humidity environment.
  • a diamine residue having one or two silicon atoms in the main chain is preferred.
  • the total amount (100 mol%) of R 2 is the remainder (100% -x%) of the mol% (x mol%) of the diamine residue having one or two silicon atoms in the main chain. It is preferable that mol% or more and 97.5 mol% or less is a diamine residue which does not have a silicon atom.
  • the polyimide having the structure represented by the general formula (1) from the viewpoint of improving the surface hardness, and the sum of the total amount of the total amount and R 2 of R 1 in the general formula (1) is 100 mol%
  • the total of the tetracarboxylic acid residue having an aromatic ring and the diamine residue having an aromatic ring is preferably 50 mol% or more, more preferably 60 mol% or more, and 75 mol% or more. Even more preferably.
  • the polyimide having the structure represented by the general formula (1) has a tetracarboxylic acid residue of R 1 and a silicon atom of R 2 from the viewpoint of surface hardness and light transmittance and bending resistance. It is preferable that at least one of the diamine residues not having an aromatic ring and a fluorine atom, and further, both the tetracarboxylic acid residue of R 1 and the diamine residue not having a silicon atom of R 2 are It preferably contains an aromatic ring and a fluorine atom.
  • the polyimide having the structure represented by the general formula (1) is the sum of the total amount of R 1 and the total amount of R 2 in the general formula (1) from the viewpoint of surface hardness, light transmittance, and bending resistance.
  • the total of the tetracarboxylic acid residue having an aromatic ring and fluorine atom and the diamine residue having an aromatic ring and fluorine atom is preferably 50 mol% or more, and 60 mol% More preferably, it is more preferably 75 mol% or more.
  • the fluorine atom content of the polyimide having the structure represented by the general formula (1) is the ratio of the number of fluorine atoms (F) and the number of carbon atoms (C) measured on the polyimide surface by X-ray photoelectron spectroscopy (F / C) is preferably 0.01 or more, more preferably 0.05 or more.
  • the ratio (F / C) of the number of fluorine atoms (F) to the number of carbon atoms (C) is 1 or less.
  • it is preferably 0.8 or less.
  • the said ratio by the measurement of X-ray photoelectron spectroscopy can be calculated
  • the polyimide having the structure represented by the general formula (1) is a polyimide in which 50% or more of the hydrogen atoms bonded to the carbon atoms contained in the polyimide are hydrogen atoms directly bonded to the aromatic ring. However, it is preferably used from the viewpoint of improving light transmittance and improving surface hardness and bending resistance.
  • the ratio of the hydrogen atoms (number) directly bonded to the aromatic ring in the total hydrogen atoms (number) bonded to the carbon atoms contained in the polyimide is preferably 60% or more, more preferably 70% or more. It is more preferable.
  • the film is stretched at, for example, 200 ° C. or higher even after a heating step in the atmosphere. Even if it performs, it is preferable from the point which has little change of an optical characteristic, especially a total light transmittance and yellowness YI value, and the suppression of a bending tolerance.
  • polyimide is a polyimide in which 50% or more of the hydrogen atoms bonded to the carbon atoms contained in the polyimide are hydrogen atoms directly bonded to the aromatic ring, the chemical structure of the polyimide changes due to low reactivity with oxygen.
  • Polyimide film uses its high heat resistance and is often used in devices that require processing steps involving heating, but more than 50% of the hydrogen atoms bonded to the carbon atoms contained in the polyimide are in the aromatic ring.
  • polyimide which is a hydrogen atom that is directly bonded, there is no need to carry out these subsequent processes in an inert atmosphere in order to maintain transparency, so that the cost of equipment costs and atmospheric control can be suppressed. There is.
  • the ratio of the hydrogen atoms (number) directly bonded to the aromatic ring in the total hydrogen atoms (number) bonded to the carbon atoms contained in the polyimide is determined by high-performance liquid chromatography or gas chromatography mass of the polyimide decomposition product. It can be determined using an analyzer and NMR. For example, the sample is decomposed with an alkaline aqueous solution or supercritical methanol, and the resulting decomposition product is separated by high performance liquid chromatography, and a qualitative analysis of each separated peak is performed by a gas chromatograph mass spectrometer, NMR, etc.
  • the ratio of hydrogen atoms (numbers) directly bonded to the aromatic ring in the total hydrogen atoms (numbers) contained in the polyimide can be determined by performing determination using high performance liquid chromatography.
  • n represents the number of repeating units and is 1 or more.
  • the number of repeating units n in the polyimide is not particularly limited as long as it is appropriately selected according to the structure so as to exhibit a preferable glass transition temperature to be described later.
  • the average number of repeating units is usually 10 to 2000, and more preferably 15 to 1000.
  • the polyimide used for this indication may have a structure different from the structure represented by the said General formula (1) in the one part.
  • the structure represented by the general formula (1) is preferably 95% or more of the total number of repeating units of the polyimide, more preferably 98% or more, and 100%. Even more preferably.
  • Examples of the structure different from the structure represented by the general formula (1) include a structure having no aromatic ring and a polyamide structure.
  • polyamide structure examples include a polyamideimide structure containing a tricarboxylic acid residue such as trimellitic anhydride and a polyamide structure containing a dicarboxylic acid residue such as terephthalic acid.
  • the content ratio of each repeating unit in the polyimide, and the content ratio (mol%) of each tetracarboxylic acid residue or each diamine residue can be determined from the molecular weight of the charge at the time of polyimide production.
  • the content ratio (mol%) of each tetracarboxylic acid residue and each diamine residue in the polyimide is the same as the above, with respect to the decomposition product of polyimide obtained by decomposition with an alkaline aqueous solution or supercritical methanol.
  • the polyimide film of the present disclosure may further contain additives as necessary in addition to the polyimide.
  • additives include inorganic particles, a silica filler for facilitating winding, and a surfactant that improves film-forming properties and defoaming properties.
  • the polyimide film of the present disclosure is excellent in bending resistance under a high humidity environment, when the static bending test is performed according to the following static bending test method, the internal angle measured in the test is 120 ° or more. It is preferable that the angle is 125 ° or more.
  • Static bending test method A polyimide film test piece cut out to 15 mm ⁇ 40 mm is bent at a position of half of the long side, and both ends of the long side of the test piece sandwich a metal piece (100 mm ⁇ 30 mm ⁇ 6 mm) having a thickness of 6 mm from the upper and lower surfaces.
  • test piece Placed between glass plates (100 mm x 100 mm x 0.7 mm) from above and below with the tape fixed so that the overlap between the top and bottom surfaces of the test piece and the metal piece is 10 mm each.
  • the test piece is fixed in a bent state with an inner diameter of 6 mm.
  • a dummy test piece is sandwiched between the metal piece and the glass plate where there is no test piece, and is fixed with tape so that the glass plate is parallel.
  • the test piece thus fixed in a bent state is left to stand for 24 hours in an environment of 60 ° C. and 90% relative humidity (RH), and then the glass plate and fixing tape are removed, and the test piece is attached to the test piece. Release this force. Thereafter, one end of the test piece is fixed, and the internal angle of the test piece 30 minutes after the force applied to the test piece is released is measured.
  • the polyimide film of the present disclosure is superior in bending resistance, in the static bending test method, instead of an environment of 60 ° C. and 90% relative humidity (RH), 70 ° C. and 20% relative humidity (RH). ) Except under the following environment, when a static bending test similar to the static bending test method is performed, it is preferable that the inner angle measured in the test is 120 ° or more.
  • the polyimide film of the present disclosure has an internal angle measured by a static bending test performed in an environment of 60 ° C. and 90% relative humidity (RH), 70 ° C., from the point of bending resistance in a high humidity environment.
  • the absolute value of the difference from the internal angle measured by a static bending test performed in an environment of 20% relative humidity (RH) or less is preferably 10 ° or less, more preferably 7 ° or less. It is still more preferable that it is below °.
  • the polyimide film of the present disclosure has a tensile elastic modulus at 25 ° C. measured from a test piece of 15 mm ⁇ 40 mm in accordance with JIS K7127, a tensile speed of 8 mm / min, and a distance between chucks of 20 mm, in terms of surface hardness. It is preferably 1.8 GPa or more, and may be 5.0 GPa or less from the viewpoint of bending resistance. From the viewpoint of bending resistance and surface hardness, it is preferably 2.0 GPa or more and 4.0 GPa or less, and more preferably 2.0 GPa or more and 3.5 GPa or less.
  • the tensile elastic modulus was determined by cutting a test piece having a width of 15 mm ⁇ a length of 40 mm from a polyimide film using a tensile tester (for example, Shimadzu Corporation: Autograph AG-X 1N, load cell: SBL-1KN) at 25 ° C.
  • the tensile speed can be 8 mm / min, and the distance between chucks can be 20 mm.
  • the polyimide film for obtaining the tensile modulus of elasticity preferably has a thickness of 55 ⁇ m ⁇ 5 ⁇ m.
  • the polyimide film of the present disclosure preferably has a birefringence in the thickness direction at the wavelength of 590 nm of 0.040 or less, preferably 0.020 or less, from the viewpoint of reducing optical distortion. Is preferably .015 or less, more preferably 0.010 or less, and even more preferably less than 0.008.
  • the polyimide film of the present disclosure is used as a display surface material, the deterioration in display quality of the display can be suppressed when the optical distortion of the polyimide film of the present disclosure is reduced.
  • the birefringence of the thickness direction in the said wavelength 590nm of the polyimide film of this indication can be calculated
  • the thickness direction retardation value (Rth) of the polyimide film is measured with a light of 25 ° C. and a wavelength of 590 nm using a phase difference measuring apparatus (for example, product name “KOBRA-WR” manufactured by Oji Scientific Instruments). To do.
  • a phase difference value at 0 degree incidence and a phase difference value at an incidence angle of 40 degrees are measured, and the thickness direction retardation value Rth is calculated from these phase difference values.
  • the retardation value at an oblique incidence of 40 degrees is measured by making light having a wavelength of 590 nm incident on the retardation film from a direction inclined by 40 degrees from the normal line of the retardation film.
  • the birefringence in the thickness direction of the polyimide film can be determined by substituting it into the formula: Rth / d.
  • Said d represents the film thickness (nm) of a polyimide film.
  • the thickness direction retardation value is nx the refractive index in the slow axis direction in the in-plane direction of the film (the direction in which the refractive index in the film in-plane direction is maximum), and the fast axis direction in the film plane (film surface).
  • Rth [nm] ⁇ (nx + ny) / 2 ⁇ nz ⁇ ⁇ d, where ny is the refractive index in the direction in which the refractive index in the inner direction is the minimum) and nz is the refractive index in the thickness direction of the film.
  • the pencil hardness may be 6B or more, but from the viewpoint of surface hardness, it is preferably 2B or more, more preferably B or more, and more preferably HB or more. Further preferred.
  • the pencil hardness of the polyimide film is determined by JIS K5600-5-4 using a test pencil specified by JIS-S-6006 after conditioning the sample for 2 hours at a temperature of 25 ° C. and a relative humidity of 60%. (1999), a pencil hardness test (0.98 N load) is performed on the film surface, and the highest pencil hardness that does not cause scratches can be evaluated.
  • the testing machine for example, a pencil scratch coating film hardness testing machine manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd. can be used.
  • the haze value of the polyimide film of the present disclosure is preferably 2.0 or less, more preferably 1.5 or less, and even more preferably 1.0 or less, from the viewpoint of light transmittance. It is preferable that the haze value can be achieved when the thickness of the polyimide film is 5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the haze value can be measured by a method according to JIS K-7105, for example, a haze meter HM150 manufactured by Murakami Color Research Laboratory.
  • the thickness of the polyimide film of the present disclosure may be appropriately selected depending on the use, but from the viewpoint of strength, it is preferably 1 ⁇ m or more, more preferably 5 ⁇ m or more, and even more preferably 10 ⁇ m or more. It is preferable that On the other hand, from the viewpoint of bending resistance, the thickness of the polyimide film is preferably 200 ⁇ m or less, more preferably 150 ⁇ m or less, and even more preferably 100 ⁇ m or less.
  • the polyimide film of the present disclosure may be subjected to a surface treatment such as a saponification treatment, a glow discharge treatment, a corona discharge treatment, an ultraviolet treatment, or a flame treatment.
  • a surface treatment such as a saponification treatment, a glow discharge treatment, a corona discharge treatment, an ultraviolet treatment, or a flame treatment.
  • Production method of polyimide film As a production method of the polyimide film of the present disclosure, for example, as a first production method, And at least one selected from the group consisting of (i) a fluorine atom, and (ii) a structure in which aromatic rings are connected to each other by a sulfonyl group or an alkylene group optionally substituted with fluorine.
  • a step of preparing a polyimide precursor resin composition containing a polyimide precursor having a structure represented by the following general formula (1 ′) and an organic solvent (hereinafter referred to as a polyimide precursor resin composition preparation step) )When, Applying the polyimide precursor resin composition to a support to form a polyimide precursor resin coating film (hereinafter referred to as a polyimide precursor resin coating film forming process); The process of imidating the said polyimide precursor by heating (henceforth an imidation process) and the manufacturing method of the polyimide film containing are mentioned.
  • the stretching step the step of stretching at least one of the polyimide precursor resin coating film and the imidized coating film obtained by imidizing the polyimide precursor resin coating film (hereinafter referred to as the stretching step).
  • the stretching step the step of stretching at least one of the polyimide precursor resin coating film and the imidized coating film obtained by imidizing the polyimide precursor resin coating film.
  • Polyimide precursor resin composition preparation step The polyimide precursor resin composition prepared in the first production method includes an aromatic ring, and (i) a fluorine atom, and (ii) aromatic rings.
  • the polyimide precursor of the present disclosure suitable for manufacturing the polyimide film or the polyimide of the present disclosure includes an aromatic ring, and (ii) a fluorine atom, and (ii) the aromatic rings are sulfonyl group or fluorine.
  • the polyimide precursor having the structure represented by the general formula (1 ′) includes a tetracarboxylic acid component that becomes a tetracarboxylic acid residue in R 1 of the general formula (1 ′), and the general formula (1 ′).
  • a polyamic acid obtained in the R 2 by polymerization of a diamine residues become diamine component.
  • R 1 , R 2 and n in the general formula (1 ′) those similar to R 1 , R 2 and n in the general formula (1) described in the polyimide can be used.
  • the polyimide precursor has a number average molecular weight of preferably 10,000 or more, more preferably 20,000 or more, even more preferably 30,000 or more, from the viewpoint of strength and bending resistance when it is used as a film. It is especially preferable that it is 50000 or more. On the other hand, if the number average molecular weight is too large, the viscosity becomes high and the workability such as filtration may be reduced, and therefore it is preferably 10000000 or less, and more preferably 500000 or less.
  • the number average molecular weight of the polyimide precursor can be determined by NMR (for example, AVANCE III manufactured by BRUKER). For example, a polyimide precursor solution is applied to a glass plate and dried at 100 ° C.
  • the number average molecular weight can be calculated from the peak intensity ratio of hydrogen atoms.
  • the polyimide precursor has a weight average molecular weight of preferably 20000 or more, more preferably 30000 or more, and more preferably 40000 or more from the viewpoint of strength and bending resistance when formed into a film. More preferably, it is particularly preferably 80000 or more. On the other hand, when the weight average molecular weight is too large, the viscosity becomes high and the workability such as filtration may be reduced, and therefore it is preferably 10000000 or less, and more preferably 500000 or less.
  • the weight average molecular weight of the polyimide precursor can be measured by gel permeation chromatography (GPC).
  • the polyimide precursor was made into an N-methylpyrrolidone (NMP) solution having a concentration of 0.5% by weight, and the developing solvent was a 10 mmol% LiBr-NMP solution having a water content of 500 ppm or less.
  • NMP N-methylpyrrolidone
  • the developing solvent was a 10 mmol% LiBr-NMP solution having a water content of 500 ppm or less.
  • HLC-8120 column used: GPC LF-804 manufactured by SHODEX, measurement is performed under the conditions of a sample injection amount of 50 ⁇ L, a solvent flow rate of 0.5 mL / min, and 40 ° C.
  • the weight average molecular weight is determined based on a polystyrene standard sample having the same concentration as the sample.
  • the polyimide precursor solution is obtained by reacting the above tetracarboxylic dianhydride and the above diamine in a solvent.
  • the solvent used for the synthesis of the polyimide precursor is not particularly limited as long as it can dissolve the above-described tetracarboxylic dianhydride and diamine.
  • an aprotic polar solvent or a water-soluble alcohol solvent is used.
  • an organic solvent containing a nitrogen atom of ⁇ -butyrolactone or the like it is preferable to use an organic solvent containing a nitrogen atom of ⁇ -butyrolactone or the like.
  • an organic solvent containing a nitrogen atom among which N, N-dimethylacetamide, N— It is preferable to use methyl-2-pyrrolidone or a combination thereof.
  • the organic solvent is a solvent containing carbon atoms.
  • an acid dianhydride may be added to a mixed solution of two or more diamines to synthesize polyamic acid. More than one kind of diamine component may be added to the reaction solution step by step at an appropriate molar ratio, and the sequence in which each raw material is incorporated into the polymer chain may be controlled to some extent. For example, an acid dianhydride having a molar ratio of 0.5 equivalent of a diamine having a silicon atom in the main chain is charged into a reaction solution in which a diamine having a silicon atom in the main chain is dissolved, and reacted.
  • Amidic acid in which a diamine having a silicon atom in the main chain was reacted at both ends of the anhydride was synthesized, and all or part of the remaining diamine was added thereto, and acid dianhydride was added to polymerize the polyamic acid. Also good.
  • a diamine having a silicon atom in the main chain is introduced into the polyamic acid in a linked form via one acid dianhydride. Polymerization of the polyamic acid by such a method is preferable because the positional relationship of the amic acid having a silicon atom in the main chain is specified to some extent, and it is easy to obtain a film having excellent bending resistance while maintaining the surface hardness.
  • Y / X may be 0.9 or more and 1.1 or less. Preferably, it is 0.95 or more and 1.05 or less, more preferably 0.97 or more and 1.03 or less, and particularly preferably 0.99 or more and 1.01 or less. By setting it as such a range, the molecular weight (polymerization degree) of the polyamic acid obtained can be adjusted moderately.
  • the procedure of the polymerization reaction can be appropriately selected from known methods and is not particularly limited.
  • the polyimide precursor solution obtained by the synthesis reaction may be used as it is, and other components may be mixed there if necessary.
  • the solvent of the polyimide precursor solution is dried and dissolved in another solvent. It may be used.
  • the viscosity of the polyimide precursor solution at 25 ° C. is preferably 500 cps or more and 200,000 cps or less from the viewpoint of forming a uniform coating film and a polyimide film.
  • the viscosity of the polyimide precursor solution can be measured at 25 ° C. using a viscometer (for example, TVE-22HT, Toki Sangyo Co., Ltd.).
  • the said polyimide precursor solution may be used and the additive may be contained as needed.
  • the additive include inorganic particles, silica filler for facilitating winding, a surfactant for improving film forming property and defoaming property, and the like described in the above polyimide film. Similar ones can be used.
  • the organic solvent used in the polyimide precursor resin composition is not particularly limited as long as the polyimide precursor can be dissolved.
  • nitrogen atoms such as N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, hexamethylphosphoramide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone
  • Organic solvent: ⁇ -butyrolactone or the like can be used, and among them, it is preferable to use an organic solvent containing a nitrogen atom for the reasons described above.
  • Content of the said polyimide precursor in the said polyimide precursor resin composition is 50 mass% or more in solid content of a resin composition from the point which forms the polyimide film which has a uniform coating film and the intensity
  • it is preferably 60% by mass or more, and the upper limit may be appropriately adjusted depending on the components contained.
  • the organic solvent in the polyimide precursor resin composition is preferably 40% by mass or more and more preferably 50% by mass or more in the resin composition from the viewpoint of forming a uniform coating film and a polyimide film.
  • it is 99% by mass or less.
  • the polyimide precursor resin composition preferably has a moisture content of 1000 ppm or less from the viewpoint of improving the storage stability of the polyimide precursor resin composition and improving the productivity. If the polyimide precursor resin composition contains a large amount of moisture, the polyimide precursor may be easily decomposed.
  • the water content of the polyimide precursor resin composition can be determined using a Karl Fischer moisture meter (for example, a trace moisture measuring device CA-200, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation). As described above, in order to control the water content to 1000 ppm or less, it is preferable to dehydrate the organic solvent to be used or use a water whose amount is controlled and handle it in an environment with a humidity of 5% or less.
  • the viscosity of the polyimide precursor resin composition at 25 ° C. is preferably 500 cps or more and 200,000 cps or less from the viewpoint of forming a uniform coating film and a polyimide film.
  • the viscosity of the polyimide precursor resin composition can be measured using a viscometer (for example, TVE-22HT, Toki Sangyo Co., Ltd.) at 25 ° C. and a sample amount of 0.8 mL.
  • the support used has a smooth surface and heat resistance.
  • the material is not particularly limited as long as the material is resistant and solvent resistant.
  • an inorganic material such as a glass plate, a metal plate having a mirror-finished surface, and the like can be given.
  • the shape of the support is selected depending on the coating method, and may be, for example, a plate shape, a drum shape, a belt shape, a sheet shape that can be wound around a roll, or the like.
  • the application means is not particularly limited as long as it can be applied at a desired film thickness, and for example, a known one such as a die coater, comma coater, roll coater, gravure coater, curtain coater, spray coater, lip coater or the like can be used. . Application may be performed by a single-wafer coating apparatus or a roll-to-roll coating apparatus.
  • the solvent in the coating film is dried at a temperature of 150 ° C. or lower, preferably 30 ° C. or higher and 120 ° C. or lower until the coating film is tack-free.
  • the drying time may be appropriately adjusted according to the film thickness of the polyimide precursor resin coating film, the type of solvent, the drying temperature, etc., but is usually 30 seconds to 240 minutes, preferably 1 minute to 180 minutes, more preferably. Is preferably 90 seconds to 120 minutes.
  • an upper limit it is unpreferable from the surface of the production efficiency of a polyimide film.
  • the value is below the lower limit, the appearance of the resulting polyimide film may be affected by rapid solvent drying.
  • the method for drying the solvent is not particularly limited as long as the solvent can be dried at the above temperature.
  • an oven, a drying furnace, a hot plate, infrared heating, or the like can be used.
  • the atmosphere during drying of the solvent is preferably an inert gas atmosphere.
  • the inert gas atmosphere is preferably a nitrogen atmosphere, the oxygen concentration is preferably 500 ppm or less, more preferably 100 ppm or less, and most preferably 50 ppm or less.
  • heat treatment is performed in the atmosphere, the film may be oxidized and colored, or the performance may deteriorate.
  • the said polyimide precursor is imidized by heating.
  • an imidation process may be performed with respect to the polyimide precursor in the said polyimide precursor resin coating film before an extending process, and the said polyimide precursor resin after an extending process
  • the imidization temperature may be appropriately selected according to the structure of the polyimide precursor.
  • the temperature rise start temperature is preferably 30 ° C. or higher, more preferably 100 ° C. or higher.
  • the temperature rise end temperature is preferably 250 ° C. or higher.
  • the rate of temperature increase is preferably selected as appropriate depending on the film thickness of the polyimide film to be obtained.
  • the film thickness of the polyimide film is thick, it is preferable to decrease the temperature increase rate. From the viewpoint of the production efficiency of the polyimide film, it is preferably 5 ° C./min or more, more preferably 10 ° C./min or more.
  • the upper limit of the heating rate is usually 50 ° C./min, preferably 40 ° C./min or less, more preferably 30 ° C./min or less. It is preferable to set the temperature increase rate from the viewpoint that the appearance defect and strength reduction of the film can be suppressed, and the whitening associated with the imidization reaction can be controlled, and the light transmittance is improved.
  • the temperature increase may be continuous or stepwise, but it is preferable to make it continuous from the viewpoint of controlling the appearance of the film, suppressing the strength reduction, and controlling the whitening associated with the imidization reaction. Moreover, in the above-mentioned whole temperature range, the temperature rising rate may be constant or may be changed in the middle.
  • the atmosphere at the time of temperature increase in imidation is preferably an inert gas atmosphere.
  • the inert gas atmosphere is preferably a nitrogen atmosphere, the oxygen concentration is preferably 500 ppm or less, more preferably 200 ppm or less, and even more preferably 100 ppm or less.
  • the film may be oxidized and colored, or the performance may deteriorate.
  • 50% or more of the hydrogen atoms bonded to the carbon atoms contained in the polyimide are hydrogen atoms directly bonded to the aromatic ring, there is little influence of oxygen on the optical properties, and an inert gas atmosphere is not used.
  • a polyimide having a high light transmittance can be obtained.
  • the heating method for imidation is not particularly limited as long as the temperature can be raised at the above temperature.
  • an oven, a heating furnace, infrared heating, electromagnetic induction heating, or the like can be used.
  • the imidation ratio of a polyimide precursor shall be 50% or more before an extending process. Even if the imidization rate is 50% or more before the stretching step, the film is stretched after the step, and then heated at a higher temperature for a certain period of time to perform imidization. Whitening is suppressed.
  • the imidization rate is 80% or more in the imidization step before the stretching step, and the reaction is allowed to proceed to 90% or more, and further to 100%. Is preferred.
  • the imidation rate can be measured by analyzing the spectrum by infrared measurement (IR).
  • reaction In order to obtain a final polyimide film, it is preferable to proceed the reaction to 90% or more, further 95% or more, and further 100%. In order to allow the reaction to proceed to 90% or more, more preferably 100%, it is preferable to hold at a temperature rising end temperature for a certain period of time. Minutes are preferred.
  • the first production method includes a stretching process of stretching at least one of the polyimide precursor resin coating film and a post-imidation coating film obtained by imidizing the polyimide precursor resin coating film. It may be. When it has the said extending
  • the heating temperature during stretching is preferably in the range of glass transition temperature ⁇ 50 ° C. of the polyimide or polyimide precursor, and preferably in the range of glass transition temperature ⁇ 40 ° C. If the stretching temperature is too low, the film may not be deformed and the orientation may not be sufficiently induced. On the other hand, if the stretching temperature is too high, the orientation obtained by stretching is relaxed by the temperature, and there is a possibility that sufficient orientation cannot be obtained.
  • the stretching step may be performed simultaneously with the imidization step. Stretching the film after imidization after imidation rate of 80% or more, further 90% or more, even more 95% or more, and particularly substantially 100% imidation improves the surface hardness of the polyimide film. It is preferable from the point.
  • the draw ratio of the polyimide film is preferably from 101% to 10,000%, more preferably from 101% to 500%. By stretching in the above range, the surface hardness of the obtained polyimide film can be further improved.
  • the method for fixing the polyimide film during stretching is not particularly limited, and is selected according to the type of stretching apparatus. Moreover, there is no restriction
  • the polyimide film may be stretched only in one direction (longitudinal stretching or lateral stretching), or may be stretched in two directions by simultaneous biaxial stretching, sequential biaxial stretching, oblique stretching, or the like.
  • the first production method is preferable from the viewpoint of easily reducing the birefringence of the polyimide film.
  • a polyimide film having a birefringence in the thickness direction at a wavelength of 590 nm of 0.020 or less and further 0.010 or less can be suitably formed.
  • a manufacturing method of the polyimide film of this indication as a 2nd manufacturing method, And at least one selected from the group consisting of (i) a fluorine atom, and (ii) a structure in which aromatic rings are connected to each other by a sulfonyl group or an alkylene group optionally substituted with fluorine.
  • a step of preparing a polyimide resin composition containing a polyimide having a structure represented by the general formula (1) and an organic solvent hereinafter referred to as a polyimide resin composition preparation step
  • the polyimide resin composition is applied to a support, the solvent is dried, and a polyimide resin coating film is formed (hereinafter referred to as a polyimide resin coating film forming process).
  • a polyimide resin composition containing an additive can also be suitably used.
  • the polyimide having the structure represented by the general formula (1) including one has a solvent solubility such that 5% by mass or more dissolves in an organic solvent at 25 ° C.
  • the production method is preferably used. Can do.
  • the polyimide having the solvent solubility described above can be selected and used from among the same polyimides described for the polyimide film.
  • a method for imidization it is preferable to use chemical imidation performed using a chemical imidizing agent instead of heat dehydration for the dehydration ring-closing reaction of the polyimide precursor.
  • known compounds such as amines such as pyridine and ⁇ -picolinic acid, carbodiimides such as dicyclohexylcarbodiimide, and acid anhydrides such as acetic anhydride may be used as a dehydration catalyst.
  • Examples of the acid anhydride are not limited to acetic anhydride, and propionic acid anhydride, n-butyric acid anhydride, benzoic acid anhydride, trifluoroacetic acid anhydride, and the like, but are not particularly limited.
  • a tertiary amine such as pyridine or ⁇ -picolinic acid may be used in combination.
  • the optical properties particularly the yellowness (YI value) are reduced.
  • reaction liquid reacted from the precursor to the polyimide is not cast as it is, It is preferable to form the film after purification by reprecipitation or the like, and removing components other than polyimide to 100 ppm or less of the total weight of the polyimide.
  • the organic solvent used in the reaction solution for chemical imidization of the polyimide precursor for example, those described in the polyimide precursor resin composition preparation step in the first manufacturing method Similar ones can be used.
  • the organic solvent used when redissolving the polyimide purified from the reaction solution in the polyimide resin composition preparation step include ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol mono-normal-butyl ether, Ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, ortho-dichlorobenzene, xylene, cresol, chlorobenzene, isobutyl acetate, isopentyl acetate, normal-butyl acetate, normal-propyl acetate, normal-pentyl acetate, cyclohexanol, cyclohexanone, 1.4-Dioxane, tetrach
  • the polyimide resin composition may contain an additive as necessary.
  • an additive the thing similar to what was demonstrated in the said polyimide precursor resin composition preparation process in a said 1st manufacturing method can be used.
  • the said 2nd manufacturing method as a method of making the water content of the said polyimide resin composition into 1000 ppm or less, it is the same as the method demonstrated in the said polyimide precursor resin composition preparation process in the said 1st manufacturing method. The method can be used.
  • the support and the coating method are the same as those described in the polyimide precursor resin coating film forming step of the first manufacturing method. be able to.
  • the drying temperature is preferably 80 ° C. or higher and 150 ° C. or lower under normal pressure. It is preferable that the pressure be in the range of 10 ° C. to 100 ° C. under reduced pressure.
  • the second manufacturing method may have a stretching process of stretching the polyimide resin coating film after the polyimide resin coating film forming process.
  • the said extending process can be made to be the same as that of the extending process in the said 1st manufacturing method.
  • the second production method is preferable from the viewpoint of easily reducing the yellowness (YI value) of the polyimide film.
  • the second production method it is possible to suitably form a polyimide film having a value obtained by dividing the yellowness calculated in accordance with JIS K7373-2006 by the film thickness ( ⁇ m) of 0.04 or less. is there.
  • polyimide film of the present disclosure is not particularly limited, and can be used as a member such as a base material or a surface material for which a glass product such as a thin plate glass has been conventionally used. Since the polyimide film of the present disclosure is excellent in transparency and bending resistance, it can be suitably used as a surface material for a display, and in particular, can be suitably used as a surface material for a flexible display and can be folded. It can be suitably used as a surface material for use.
  • the polyimide film of the present disclosure is specifically a flexible panel used for, for example, a thin and bent flexible type organic EL display, a portable terminal such as a smartphone or a wristwatch type terminal, a display device inside a car, a wristwatch, or the like. It can use suitably for etc.
  • the polyimide film of the present disclosure includes a member for an image display device such as a liquid crystal display device and an organic EL display device, a member for a touch panel, a flexible printed circuit board, a surface protection film and a substrate material for a solar cell panel, an optical waveguide, etc.
  • the present invention can also be applied to other members, other semiconductor-related members and the like.
  • the laminate of the present disclosure is a laminate having the above-described polyimide film of the present disclosure and a hard coat layer containing at least one polymer of a radical polymerizable compound and a cationic polymerizable compound. Since the laminate of the present disclosure uses the polyimide film of the present disclosure described above, it has excellent transparency, improved bending resistance under high humidity, and further has a hard coat layer, The hardness is further improved.
  • Hard coat layer used in the laminate of the present disclosure contains at least one polymer of a radical polymerizable compound and a cationic polymerizable compound.
  • the radical polymerizable compound is a compound having a radical polymerizable group.
  • the radical polymerizable group possessed by the radical polymerizable compound is not particularly limited as long as it is a functional group capable of causing a radical polymerization reaction, and examples thereof include a group containing a carbon-carbon unsaturated double bond. Specific examples include a vinyl group and a (meth) acryloyl group.
  • these radical polymerizable groups may be the same or different from each other.
  • the number of radical polymerizable groups contained in one molecule of the radical polymerizable compound is preferably 2 or more, and more preferably 3 or more from the viewpoint of improving the hardness of the hard coat layer.
  • a compound having a (meth) acryloyl group is preferable from the viewpoint of high reactivity, and a polyfunctional acrylate monomer having 2 to 6 (meth) acryloyl groups in one molecule;
  • (meth) acryloyl represents each of acryloyl and methacryloyl
  • (meth) acrylate represents each of acrylate and methacrylate.
  • radical polymerizable compound examples include vinyl compounds such as divinylbenzene; ethylene glycol di (meth) acrylate, bisphenol A epoxy di (meth) acrylate, 9,9-bis [4- (2- ( Meth) acryloyloxyethoxy) phenyl] fluorene, alkylene oxide modified bisphenol A di (meth) acrylate (eg ethoxylated (ethylene oxide modified) bisphenol A di (meth) acrylate), trimethylolpropane tri (meth) acrylate, tri Methylolethane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol tri (meth) acrylate, dipentaeryth Polyol polyacrylates such as lithol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth)
  • the cationic polymerizable compound is a compound having a cationic polymerizable group.
  • the cationic polymerizable group possessed by the cationic polymerizable compound is not particularly limited as long as it is a functional group capable of causing a cationic polymerization reaction, and examples thereof include an epoxy group, an oxetanyl group, and a vinyl ether group.
  • these cationic polymerizable groups may be the same or different from each other.
  • the number of cationically polymerizable groups contained in one molecule of the cationically polymerizable compound is preferably 2 or more, and more preferably 3 or more from the viewpoint of improving the hardness of the hard coat layer.
  • the cationic polymerizable compound is preferably a compound having at least one of an epoxy group and an oxetanyl group as the cationic polymerizable group, from the viewpoint of adhesion of the hard coat layer and light transmittance and surface hardness.
  • a compound having two or more of at least one of an epoxy group and an oxetanyl group in one molecule is more preferable.
  • Cyclic ether groups such as epoxy groups and oxetanyl groups are preferred from the viewpoint of small shrinkage accompanying the polymerization reaction.
  • compounds having an epoxy group among the cyclic ether groups are easily available as compounds having various structures, do not adversely affect the durability of the obtained hard coat layer, and easily control the compatibility with the radical polymerizable compound.
  • the oxetanyl group has a high degree of polymerization and low toxicity compared to the epoxy group.
  • a cationically polymerizable compound having an epoxy group for example, a polyglycidyl ether of a polyhydric alcohol having an alicyclic ring, a cyclohexene ring or a cyclopentene ring-containing compound may be used with an appropriate oxidizing agent such as hydrogen peroxide or peracid.
  • Alicyclic epoxy resin obtained by epoxidation polyglycidyl ether of aliphatic polyhydric alcohol or alkylene oxide adduct thereof, polyglycidyl ester of aliphatic long-chain polybasic acid, homopolymer of glycidyl (meth) acrylate, Aliphatic epoxy resins such as copolymers; glycidyl produced by reaction of bisphenols such as bisphenol A, bisphenol F and hydrogenated bisphenol A, or derivatives thereof such as alkylene oxide adducts and caprolactone adducts, and epichlorohydrin Ether, and novolac epoxy resins such as a and glycidyl ether type epoxy resins derived from bisphenols are exemplified.
  • alicyclic epoxy resin examples include 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate (UVR-6105, UVR-6107, UVR-6110), bis-3,4-epoxycyclohexylmethyl adipate. (UVR-6128) (The product names in parentheses are manufactured by Dow Chemical.)
  • Examples of the glycidyl ether type epoxy resin include sorbitol polyglycidyl ether (Denacol EX-611, Denacol EX-612, Denacol EX-614, Denacol EX-614B, Denacol EX-622), Polyglycerol polyglycidyl ether (Denacol EX).
  • epoxy resins include trade names such as Epicoat 825, Epicoat 827, Epicoat 828, Epicoat 828EL, Epicoat 828XA, Epicoat 834, Epicoat 801, Epicoat 801P, Epicoat 802, Epicoat 815, Epicoat 815XA, Epicoat 816A, Epicoat 819, Epicoat 834X90, Epicoat 1001B80, Epicoat 1001X70, Epicoat 1001X75, Epicoat 1001T75, Epicoat 806, Epicoat 806P, Epicoat 807, Epicoat 152, Epicoat 154, Epicoat 871, Epicoat 191P, Epicoat YX310, Epicoat DX255, Epicoat YX8000, Etc. (above product name, Turbocharger bread epoxy resin) and the like.
  • Examples of the cationically polymerizable compound having an oxetanyl group include 3-ethyl-3-hydroxymethyloxetane (OXT-101) and 1,4-bis-3-ethyloxetane-3-ylmethoxymethylbenzene (OXT-121).
  • At least one polymer of the radical polymerizable compound and the cationic polymerizable compound contained in the hard coat layer used in the present disclosure is, for example, the radical polymerizable compound or the cationic polymerizable compound. It can be obtained by adding a polymerization initiator to at least one kind, if necessary, and carrying out a polymerization reaction by a known method.
  • a radical polymerization initiator a cationic polymerization initiator, a radical, a cationic polymerization initiator, and the like can be appropriately selected and used.
  • These polymerization initiators are decomposed by at least one of light irradiation and heating to generate radicals or cations to advance radical polymerization and cationic polymerization.
  • the radical polymerization initiator may be any substance that can release a substance that initiates radical polymerization by light irradiation and / or heating.
  • photo radical polymerization initiators include imidazole derivatives, bisimidazole derivatives, N-aryl glycine derivatives, organic azide compounds, titanocenes, aluminate complexes, organic peroxides, N-alkoxypyridinium salts, thioxanthone derivatives, and the like.
  • Irgacure 907 Irgacure 379, Irgacure 819, Irgacure 127, Irgacure 500, Irgacure 754, Irgacure 250, Irgacure 1800, Irgacure 1870 manufactured by Ciba Japan Co., Ltd. , Irgacure OXE01, DAROCUR TPO, DAROCUR1173, Japan Siber Hegner Co., Ltd.
  • the cationic polymerization initiator should just be able to discharge
  • the cationic polymerization initiator include sulfonic acid ester, imide sulfonate, dialkyl-4-hydroxysulfonium salt, arylsulfonic acid-p-nitrobenzyl ester, silanol-aluminum complex, ( ⁇ 6 -benzene) ( ⁇ 5 -cyclopentadidiene).
  • Enyl) iron (II) and the like and more specific examples include, but are not limited to, benzoin tosylate, 2,5-dinitrobenzyl tosylate, N-tosiphthalimide and the like.
  • radical polymerization initiators that can be used as cationic polymerization initiators include aromatic iodonium salts, aromatic sulfonium salts, aromatic diazonium salts, aromatic phosphonium salts, triazine compounds, iron arene complexes, and the like.
  • iodonium chloride such as diphenyliodonium, ditolyliodonium, bis (p-tert-butylphenyl) iodonium, bis (p-chlorophenyl) iodonium, bromide, borofluoride, hexafluorophosphate salt, hexafluoro Iodonium salts such as antimonate salts, chlorides of sulfonium such as triphenylsulfonium, 4-tert-butyltriphenylsulfonium, tris (4-methylphenyl) sulfonium, bromide, borofluoride, hexa Sulfonium salts such as fluorophosphate salts and hexafluoroantimonate salts, 2,4,6-tris (trichloromethyl) -1,3,5-triazine, 2-phenyl-4,6-bis (trichloromethyl) -1, 2,4,6-sub
  • the hard coat layer used in the present disclosure is, if necessary, an antistatic agent, an antiglare agent, an antifouling agent, inorganic or organic fine particles for improving hardness, You may contain additives, such as a leveling agent and various sensitizers.
  • the radically polymerizable compound and the cationically polymerizable compound contained in the hard coat layer used in the present disclosure are a Fourier transform infrared spectrophotometer (FTIR), a pyrolysis gas chromatograph (GC) -MS) and polymer decomposition products can be analyzed using a combination of high performance liquid chromatography, gas chromatograph mass spectrometer, NMR, elemental analysis, XPS / ESCA, TOF-SIMS and the like.
  • FTIR Fourier transform infrared spectrophotometer
  • GC pyrolysis gas chromatograph
  • polymer decomposition products can be analyzed using a combination of high performance liquid chromatography, gas chromatograph mass spectrometer, NMR, elemental analysis, XPS / ESCA, TOF-SIMS and the like.
  • the laminate of the present disclosure is not particularly limited as long as it has the polyimide film and the hard coat layer, and the hard coat layer is laminated on one surface side of the polyimide film.
  • the hard coat layer may be laminated on both sides of the polyimide film.
  • the laminated body of this indication is for the range which does not impair the effect of this indication other than the said polyimide film and the said hard coat layer, for example, for improving the adhesiveness of the said polyimide film and the said hard coat layer.
  • Other layers such as a primer layer may be included, and the polyimide film and the hard coat layer may be laminated via another layer such as a primer layer.
  • the total thickness of the laminate of the present disclosure may be appropriately selected depending on the application, but is preferably 10 ⁇ m or more, and more preferably 40 ⁇ m or more from the viewpoint of strength. On the other hand, from the viewpoint of bending resistance, it is preferably 300 ⁇ m or less, and more preferably 250 ⁇ m or less.
  • the thickness of each hard coat layer may be appropriately selected depending on the application, but is preferably 2 ⁇ m or more and 80 ⁇ m or less, and more preferably 3 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the pencil hardness on the hard coat layer side surface is preferably H or more, more preferably 2H or more, and even more preferably 3H or more.
  • the pencil hardness of the laminate of the present disclosure can be measured in the same manner except that the load is 9.8 N in the method for measuring the pencil hardness of the polyimide film.
  • the total light transmittance measured in accordance with JIS K7361-1 is preferably 85% or more, more preferably 88% or more, and still more preferably 90% or more. Is preferred.
  • the total light transmittance of the laminate of the present disclosure can be measured in the same manner as the total light transmittance of the polyimide film measured according to JIS K7361-1.
  • the yellowness (YI value) calculated in accordance with JIS K7373-2006 is preferably 20 or less, more preferably 12 or less, and more preferably 10 or less. More preferred is 5 or less. Further, the laminate of the present disclosure has a yellow color calculated in accordance with JIS K7373-2006 because yellowish coloring is suppressed, light transmittance is improved, and it can be suitably used as a glass substitute material.
  • the value (YI value / film thickness ( ⁇ m)) obtained by dividing the degree (YI value) by the film thickness ( ⁇ m) is preferably 0.10 or less, more preferably 0.04 or less, and 0.03 More preferably, it is as follows.
  • the yellowness (YI value) of the laminate of the present disclosure can be measured in the same manner as the yellowness (YI value) calculated based on JIS K7373-2006 of the polyimide film.
  • the haze value of the laminate of the present disclosure is preferably 10 or less, more preferably 8 or less, and even more preferably 5 or less from the viewpoint of light transmittance.
  • the haze value of the laminate of the present disclosure can be measured in the same manner as the haze value of the polyimide film.
  • the birefringence in the thickness direction at a wavelength of 590 nm of the laminate of the present disclosure is preferably 0.040 or less, preferably 0.020 or less, preferably 0.015 or less, and It is preferably 010 or less, and more preferably less than 0.008.
  • the birefringence of the laminate of the present disclosure can be measured in the same manner as the birefringence in the thickness direction at a wavelength of 590 nm of the polyimide film.
  • Manufacturing method of laminated body As a manufacturing method of the laminated body of the present disclosure, for example, Forming a coating film of a hard coat layer forming composition containing at least one of a radical polymerizable compound and a cationic polymerizable compound on at least one surface of the polyimide film of the present disclosure; And a step of curing the coating film.
  • the composition for forming a hard coat layer contains at least one of a radically polymerizable compound and a cationically polymerizable compound, and may further contain a polymerization initiator, a solvent, an additive, and the like as necessary.
  • a polymerization initiator e.g., a polymerization initiator, a solvent, an additive, and the like.
  • the radical polymerizable compound, cationic polymerizable compound, polymerization initiator and additive contained in the hard coat layer forming composition can be the same as those described in the hard coat layer.
  • the solvent can be appropriately selected from known solvents.
  • the hard coat layer forming composition is publicly known on at least one surface of the polyimide film.
  • coating means is mentioned.
  • the application means is not particularly limited as long as it is a method that can be applied with a target film thickness, and examples thereof include the same means as the means for applying the polyimide precursor resin composition to a support.
  • the solvent is removed by drying the coating film of the curable resin composition for a hard coat layer as necessary.
  • drying method include reduced-pressure drying or heat drying, and a method combining these drying methods.
  • ultraviolet rays For light irradiation, ultraviolet rays, visible light, electron beams, ionizing radiation, etc. are mainly used.
  • ultraviolet curing ultraviolet rays emitted from light such as an ultra-high pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp, a low pressure mercury lamp, a carbon arc, a xenon arc, and a metal halide lamp are used.
  • the irradiation amount of the energy ray source is about 50 to 5000 mJ / cm 2 as an integrated exposure amount at an ultraviolet wavelength of 365 nm.
  • the treatment When heating, the treatment is usually performed at a temperature of 40 ° C. or higher and 120 ° C. or lower. Moreover, you may react by leaving it to stand for 24 hours or more at room temperature (25 degreeC).
  • the surface material for display of this indication is the polyimide film of this indication mentioned above, or the layered product of this indication.
  • the display surface material of the present disclosure is arranged and used so as to be positioned on the surface of various displays.
  • the display surface material of the present disclosure like the polyimide film of the present disclosure and the laminate of the present disclosure described above, is excellent in transparency and improved in bending resistance under high humidity, and is particularly suitable for flexible displays. It can be used suitably.
  • the display surface material of the present disclosure can be used for various known displays and is not particularly limited.
  • the display surface material can be used for the display described in the application of the polyimide film of the present disclosure.
  • positioning on the surface of a display may be the surface by the side of a polyimide film, or a hard-coat layer It may be the side surface.
  • position the surface material for a display of this indication so that the surface by the side of a hard-coat layer may become a surface of the front side more.
  • the display surface material of the present disclosure may have a fingerprint adhesion preventing layer on the outermost surface.
  • the method for disposing the display surface material of the present disclosure on the surface of the display is not particularly limited, and examples thereof include a method through an adhesive layer.
  • the adhesive layer a conventionally known adhesive layer that can be used for adhesion of a display surface material can be used.
  • the weight average molecular weight of the polyimide precursor was developed by making the polyimide precursor a 0.5% by weight N-methylpyrrolidone (NMP) solution, filtering the solution through a syringe filter (pore diameter: 0.45 ⁇ m), and developing the polyimide precursor.
  • NMP N-methylpyrrolidone
  • As a solvent a 10 mmol% LiBr-NMP solution having a water content of 500 ppm or less was used, and a GPC apparatus (manufactured by Tosoh Corporation, HLC-8120, column used: SHODEX GPC LF-804) was used. The measurement was performed under the conditions of 40 ° C./min.
  • the weight average molecular weight of the polyimide precursor is a polystyrene standard sample having the same concentration as the sample (weight average molecular weight: 364,700, 204,000, 103,500, 44,360,27,500, 13,030, 6,300, 3,070) was used as a conversion value with respect to standard polystyrene measured. The elution time was compared with a calibration curve to determine the weight average molecular weight.
  • ⁇ Viscosity of polyimide precursor solution The viscosity of the polyimide precursor solution was measured using a viscometer (for example, TVE-22HT, Toki Sangyo Co., Ltd.) at 25 ° C. with a sample amount of 0.8 mL.
  • NMP N-methylpyrrolidone
  • the solution was filtered through a syringe filter (pore size: 0.45 ⁇ m), a 30 mmol% LiBr-NMP solution having a water content of 500 ppm or less was used as a developing solvent, and a GPC apparatus (manufactured by Tosoh Corporation, HLC-8120, detector: differential) Refractive index (RID) detector, column used: two SHODEX GPC LF-804s connected in series), sample injection amount 50 ⁇ L, solvent flow rate 0.4 mL / min, column temperature 37 ° C., detector temperature 37 ° C. The measurement was performed under the following conditions.
  • the weight average molecular weight of the polyimide is the same as the polystyrene standard sample (weight average molecular weight: 364,700, 204,000, 103,500, 44,360,27,500, 13,030, 6,300, 3, 070) was used as a conversion value with respect to standard polystyrene measured.
  • the elution time was compared with a calibration curve to determine the weight average molecular weight.
  • ⁇ Viscosity of polyimide solution The viscosity of the polyimide solution was measured using a viscometer (eg, TVE-22HT, Toki Sangyo Co., Ltd.) at 25 ° C. and a sample amount of 0.8 mL.
  • a viscometer eg, TVE-22HT, Toki Sangyo Co., Ltd.
  • ⁇ Thickness measurement method> The film thickness of a total of five points at the four corners and the center of the polyimide film test piece cut out to a size of 10 cm ⁇ 10 cm was measured using a digital linear gauge (manufactured by Ozaki Mfg. Co., Ltd., model PDN12 digital gauge). was defined as the film thickness of the polyimide film.
  • the humidity expansion coefficient was measured using a steam TMA / S 8227A1 manufactured by Rigaku Corporation.
  • the polyimide film test piece cut out to 5 mm ⁇ 20 mm was dried at 120 ° C. for 10 minutes, and then the test piece was set so that the distance between chucks was 15 mm and the tensile load in the long side direction was 5 g.
  • the temperature is fixed at 25 ° C, the humidity is changed to 15% RH, 20% RH, and 50% RH, and the average elongation per humidity of 1% is calculated from the elongation amount of the test pieces of humidity 20% RH and 50% RH.
  • the calculation formula is as follows.
  • Humidity expansion coefficient (ppm /% RH) (X ⁇ 10 6 ) / (Y ⁇ Z)
  • X Value obtained by subtracting the test piece length at 20% RH from the test piece length at 50% RH
  • Y Humidity change amount when changing from 20% RH to 50% RH (50-20 (% RH ))
  • Test piece length at Z 20% RH Further, the elongation of the test piece was constantly monitored, recorded every second, and measured by the following procedure. In the following measurement, that the length of the test piece is constant means that the change in the test length for 30 minutes is 0.1 ⁇ m or less. 1. Hold for 30 minutes or more after the environment of the specimen is stable at 15% RH and the specimen length is constant and no longer changes.
  • Total light transmittance> Based on JIS K7361-1, it was measured with a haze meter (HM150, manufactured by Murakami Color Research Laboratory).
  • YI value (yellowness)>
  • the YI value is determined according to JIS K7373-2006 using an ultraviolet-visible near-infrared spectrophotometer (JASCO Corporation V-7100), by spectrocolorimetric method, using auxiliary illuminant C, and 2 degree field of view.
  • the tristimulus values X, Y, Z in the XYZ color system are obtained based on the transmittance measured in the range of 250 nm to 800 nm at 1 nm intervals, and the following formula is obtained from the X, Y, Z values. Calculated.
  • YI 100 (1.2769X ⁇ 1.0592Z) / Y
  • the metal piece 2 on which the test piece 1 was fixed was sandwiched between glass plates (100 mm ⁇ 100 mm ⁇ 0.7 mm) 3a and 3b from above and below, and the test piece 1 was fixed in a state of being bent with an inner diameter of 6 mm.
  • dummy test pieces 4a and 4b were sandwiched between portions of the metal piece 2 where the test piece 1 was not provided, and fixed with tape so that the glass plates 3a and 3b were parallel.
  • the test piece fixed in a bent state in this manner was left to stand for 24 hours in an environment of 60 ° C. and 90% relative humidity (RH) or in an environment of 70 ° C. and 20% relative humidity (RH) or less.
  • the glass plate and the test piece fixing tape were removed, and the force applied to the test piece was released. Thereafter, one end of the test piece was fixed, and the internal angle of the test piece was measured 30 minutes after releasing the force applied to the test piece.
  • An inner angle of 120 ° or more was evaluated as A, and an inner angle of less than 120 ° was evaluated as B.
  • the inner angle is 180 °.
  • ⁇ Tensile modulus> A polyimide film test piece cut out to 15 mm ⁇ 40 mm was conditioned for 2 hours under the conditions of a temperature of 25 ° C. and a relative humidity of 60%. The tensile elastic modulus at 25 ° C. was measured. A tensile tester (manufactured by Shimadzu Corporation: Autograph AG-X 1N, load cell: SBL-1KN) was used.
  • ⁇ Tan ⁇ curve> The polyimide films of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 were deformed by using a dynamic viscoelasticity measuring device DVA-225 (IT Measurement Control Co., Ltd.) with a measurement range of ⁇ 70 ° C. or more and 400 ° C. or less.
  • DVA-225 I Measurement Control Co., Ltd.
  • a dynamic viscoelasticity measuring device RSA-G2 (TA Instruments Japan Co., Ltd.) was used, and the measurement range was ⁇ 150 ° C. or higher and 490 ° C.
  • Tensile is selected as the deformation mode, and the dynamic viscoelasticity measurement is performed with a frequency of 1 Hz, a heating rate of 5 ° C./min, a sample width of 5 mm, and a distance between chucks of 20 mm.
  • E '') / storage elastic modulus (E ')) curve was obtained, and the temperature at the peak apex was determined.
  • the measurement conditions of the apparatus were set as follows.
  • ⁇ 2 ° C. RH 30 to 50% was sampled to a 10 cm square or more, and the center of the film was further removed with a razor or a scalpel.
  • a cutting tool having a slit with a width of 5 mm a product cut into a width of 5 mm ⁇ length of 50 mm (so that the sample length was 20 mm at the time of chucking) was used.
  • the width was measured using a caliper and the average value measured three times at different positions was recorded. At this time, when a part of the width measurement had a fluctuation range of 3% or more of the average value, the sample was not used.
  • the value measured by the film thickness measurement method was used for the thickness of the polyimide film.
  • Pencil hardness is determined by adjusting the measured sample for 2 hours under the conditions of a temperature of 25 ° C. and a relative humidity of 60%, and then using a test pencil specified by JIS-S-6006 using a pencil scratch film hardness made by Toyo Seiki Co., Ltd. A pencil hardness test (0.98 N load) specified in JIS K5600-5-4 (1999) was performed on the film surface using a thickness tester, and the highest pencil hardness without scratches was evaluated.
  • Synthesis Example 2 In the procedure of Synthesis Example 1, the reaction was performed so that the molar ratio of TFMB to AprMMOS (TFMB: AprTMOS) was 81:19, whereby a polyimide precursor solution 2 was obtained.
  • the viscosity at 25 ° C. of polyimide precursor solution 2 (solid content: 25% by weight) was 10180 cps, and the weight average molecular weight of polyimide precursor 2 measured by GPC was 109000.
  • the polyimide precursor solution 3 (solid content 20% by weight) in which the polyimide precursor 3 was dissolved was synthesized.
  • the viscosity of the polyimide precursor solution 3 (solid content 20% by weight) at 25 ° C. was 5560 cps, and the weight average molecular weight of the polyimide precursor 3 measured by GPC was 310000.
  • the molar ratio (TFMB: DATA) of TFMB and DATA used for the comparative polyimide precursor 2 was 80:20.
  • the viscosity of the comparative polyimide precursor solution 2 (solid content 20% by weight) at 25 ° C. was 27490 cps, and the weight average molecular weight of the comparative polyimide precursor 2 measured by GPC was 175000.
  • a comparative polyimide precursor solution 3 (solid content of 30% by weight) in which the comparative polyimide precursor 3 was dissolved was synthesized by gradually adding it into several times.
  • the viscosity at 25 ° C. of the comparative polyimide precursor solution 3 (solid content 30% by weight) was 4500 cps, and the weight average molecular weight of the comparative polyimide precursor 3 measured by GPC was 82,000.
  • Examples 1 to 3, Comparative Examples 1 to 3 Using the polyimide precursor solutions 1 to 3 and the comparative polyimide precursor solutions 1 to 3, the following steps (1) to (3) were performed to prepare polyimide films having thicknesses shown in Table 1, respectively.
  • Each polyimide precursor solution was applied on glass and dried in a circulating oven at 120 ° C. for 10 minutes.
  • the temperature was raised to 350 ° C. at a rate of temperature rise of 10 ° C./min, held for 1 hour, and then cooled to room temperature.
  • Each polyimide film was evaluated using the evaluation method. The evaluation results are shown in Table 1.
  • the tan ⁇ curve of the polyimide film of Example 2 is shown in FIG. In the measurement of the polyimide film of Example 2, a correct value was not obtained because the test piece melted in the temperature range of 350 ° C. or higher.
  • Table 1 shows that the polyimide films of Examples 1 to 3 corresponding to the polyimide film of the present disclosure are resin films having excellent transparency and improved bending resistance in a high humidity environment. In contrast, the polyimide films of Comparative Examples 1 to 3 were inferior in bending resistance in a high humidity environment. Moreover, the polyimide film of Comparative Example 1 had high yellowness (YI value) and was inferior in transparency.
  • Synthesis Example 4 By the procedure of Synthesis Example 1, the reaction was carried out so that the molar ratio of TFMB to AprMMOS (TFMB: AprTMOS) was 97.5: 2.5 to obtain polyimide precursor solution 4.
  • the viscosity at 25 ° C. of the polyimide precursor solution 4 (solid content 25% by weight) was 48900 cps, and the weight average molecular weight of the polyimide precursor 4 measured by GPC was 156400.
  • Example 4 In Example 1, a polyimide film having a thickness shown in Table 4 was produced in the same manner as in Example 1 except that the polyimide precursor solution 4 was used instead of the polyimide precursor solution 1. About the obtained polyimide film, it evaluated using the said evaluation method. The evaluation results are shown in Table 4.
  • Example 5 Preparation of polyimide (chemical imidization) A 1 L separable flask was charged with a solution in which dehydrated dimethylacetamide (466 g) and 1,3-bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane (AprTMOS) (1.31 g) were dissolved. 4,4 ′-(Hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride (6FDA) (1.17 g) was gradually added to a temperature controlled at 30 ° C. so that the temperature rise was 2 ° C. or less. The mixture was stirred for 30 minutes with a mechanical stirrer.
  • dehydrated dimethylacetamide (466 g) and 1,3-bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane (AprTMOS) (1.31 g) were dissolved.
  • EprTMOS 1,3-bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane
  • Example 6 (1) Preparation of polyimide (chemical imidization)
  • the polyimide 6 of Example 6 was obtained in the same manner as in Example 5 except that the polyimide precursor solution 1 prepared in the same manner as in Synthesis Example 1 was used instead of the polyimide precursor solution 5. It was.
  • Table 3 shows the weight average molecular weight of polyimide 6 measured by GPC.
  • Example 5 (2) Manufacture of polyimide film
  • polyimide 6 instead of polyimide 5, polyimide 6 was used, and the solid content concentration was adjusted so as to be the concentration shown in Table 3.
  • the polyimide solution 6 shown in 3 was obtained.
  • Table 3 shows the viscosity of the polyimide solution 6 at 25 ° C.
  • a polyimide film of Example 6 was obtained in the same manner as in Example 5 except that the polyimide solution 6 was used instead of the polyimide solution 5 in Example 5.
  • Example 7 Preparation of polyimide (chemical imidization) A 5 L separable flask was charged with a solution in which dehydrated dimethylacetamide (250 g) and 1,3-bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane (AprTMOS) (4.14 g) were dissolved. 4,4 ′-(Hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride (6FDA) (3.70 g) was gradually added to a temperature controlled at 30 ° C. so that the temperature rise was 2 ° C. or less. The mixture was stirred for 30 minutes with a mechanical stirrer.
  • AprTMOS 1,3-bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane
  • 6FDA 4,4 ′-(Hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride
  • polyimide precursor solution 7 Under a nitrogen atmosphere, pyridine (26.3 g) as a catalyst and acetic anhydride (34.0 g) were added to the polyimide precursor solution 7 lowered to room temperature, and the mixture was stirred for 24 hours at room temperature to synthesize a polyimide solution.
  • the obtained polyimide solution (350 g) was put into a 5 L separable flask, butyl acetate (237 g) was added and stirred until uniform, and then methanol (1761 g) was gradually added to obtain a white slurry. The slurry was filtered and washed 5 times with methanol to obtain polyimide 7.
  • the weight average molecular weight of polyimide 7 measured by GPC was 230000.
  • Example 5 (2) Manufacture of polyimide film
  • polyimide 7 was used, and the solid content concentration was adjusted so as to be the concentration shown in Table 3.
  • the polyimide solution 7 shown in 3 was obtained.
  • Table 3 shows the viscosity of the polyimide solution 7 at 25 ° C.
  • a polyimide film of Example 7 was obtained in the same manner as in Example 5 except that the polyimide solution 7 was used instead of the polyimide solution 5 in Example 5.
  • Example 8 Preparation of polyimide (chemical imidization) A 1 L separable flask was charged with a solution in which dehydrated dimethylacetamide (105 g) and 1,3-bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane (AprTMOS) (11.81 g) were dissolved. 4,4 ′-(Hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride (6FDA) (10.32 g) was gradually added to the temperature controlled at 30 ° C. so that the temperature rise was 2 ° C. or less. The mixture was stirred for 30 minutes with a mechanical stirrer.
  • dehydrated dimethylacetamide 105 g
  • AminTMOS 1,3-bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane
  • 6FDA 4,4 ′-(Hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride
  • pyridine (0.39 g) as a catalyst and acetic anhydride (47.7 g) were added to the polyimide precursor solution 8 lowered to room temperature, and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours to synthesize a polyimide solution.
  • butyl acetate (362 g) was added and stirred until uniform, then methanol (3000 g) was gradually added to obtain a white slurry.
  • the slurry was filtered and washed 10 times with methanol to obtain polyimide 8.
  • the weight average molecular weight of the polyimide measured by GPC was 78720.
  • Example 5 (2) Manufacture of polyimide film
  • polyimide 8 was used, and the solid content concentration was adjusted so as to be the concentration shown in Table 3.
  • the polyimide solution 8 shown in 3 was obtained.
  • Table 3 shows the viscosity of the polyimide solution 8 at 25 ° C.
  • a polyimide film of Example 8 was obtained in the same manner as in Example 5 except that the polyimide solution 8 was used instead of the polyimide solution 5 in Example 5.
  • the polyimide films of Examples 5 to 8 were evaluated using the above evaluation method. The evaluation results are shown in Table 4.
  • Table 4 shows that the polyimide films of Examples 4 to 8 corresponding to the polyimide film of the present disclosure are resin films having excellent transparency and improved bending resistance under a high humidity environment.
  • Example 9 10 parts by weight of 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone (BASF, Irgacure 184) is added to 100 parts by weight of pentaerythritol triacrylate to a 40% by weight methyl isobutyl ketone solution of pentaerythritol triacrylate.
  • a resin composition for a coat layer was prepared.
  • the polyimide film of Example 1 was cut out to 10 cm ⁇ 10 cm, the hard coat layer resin composition was applied to the side not touching the glass plate during film production, and ultraviolet rays were exposed to 200 mJ / cm 2 under a nitrogen stream.
  • the hard coat layer which is a cured film having a thickness of 10 ⁇ m was formed by irradiating with an amount, and a laminate was produced.

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Abstract

下記一般式(1)で表される構造を有するポリイミドを含有し、前記ポリイミドが、芳香族環を含み、且つ、(i)フッ素原子、及び(ii)芳香族環同士をスルホニル基又はフッ素で置換されていても良いアルキレン基で連結した構造、からなる群から選択される少なくとも1つを含み、損失弾性率を貯蔵弾性率で除した値であるtanδ曲線において、ピークの頂点を150℃以上の温度領域にのみ有し、JIS K7361-1に準拠して測定する全光線透過率が、85%以上であり、JIS K7373-2006に準拠して算出される黄色度が、12以下であり、湿度膨張係数が、10.0ppm/%RH以下である、ポリイミドフィルム。(一般式(1)において、各符号は明細書に記載した通りである。)

Description

ポリイミドフィルム、積層体、及びディスプレイ用表面材
 本開示の実施形態は、ポリイミドフィルム、積層体、及びディスプレイ用表面材に関するものである。
 薄い板ガラスは、硬度、耐熱性等に優れている反面、曲げにくく、落とすと割れやすく、加工性に問題があり、また、プラスチック製品と比較して重いといった欠点があった。このため、近年、樹脂基材や樹脂フィルム等の樹脂製品が、加工性、軽量化の観点でガラス製品と置き換わりつつあり、ガラス代替製品となる樹脂製品の研究が行われてきている。
 例えば、液晶や有機EL等のディスプレイや、タッチパネル等のエレクトロニクスの急速な進歩に伴い、デバイスの薄型化や軽量化、更には、フレキシブル化が要求されるようになってきた。これらのデバイスには従来、薄い板ガラス上に様々な電子素子、例えば、薄型トランジスタや透明電極等が形成されているが、この薄い板ガラスを樹脂フィルムに変えることにより、パネル自体の耐衝撃性の強化、フレキシブル化、薄型化や軽量化が図れる。
 一般にポリイミド樹脂は、芳香族テトラカルボン酸無水物と芳香族ジアミンとの縮合反応により得られたポリアミド酸を脱水閉環反応させて得られる高耐熱性の樹脂である。しかしながら、一般にポリイミド樹脂は黄色或いは褐色に着色を示すことから、ディスプレイ用途や光学用途など透明性が要求される分野に用いることは困難であった。そこで、透明性を向上したポリイミドを、ディスプレイ部材へ適用することが検討されている。例えば、特許文献1には、高耐熱性、高透明性、低吸水性のポリイミド樹脂として、1,2,4,5-シクロヘキサンテトラカルボン酸、1,2,4,5-シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物およびこれらの反応性誘導体からなる群より選ばれる少なくとも1種のアシル含有化合物と、特定の式で表される、少なくとも一つのフェニレン基とイソプロピリデン基を有する化合物から選ばれる少なくとも1種のイミノ形成化合物とを反応させてなるポリイミド樹脂が開示されており、フラットパネルディスプレイや携帯電話機器等の基板材料に好適であると記載されている。
 さらに、特許文献2には、芳香族ジアンヒドリドおよび芳香族ジアミンに由来する単位構造を含み、引裂強度改善用添加剤、またはヘキサフルオロ基、スルホン基およびオキシ基よりなる群から選ばれる官能基を有するモノマーに由来する単位構造をさらに含む、透明ポリイミドフィルムが開示されている。特許文献3には、透明性及び耐熱性が優れたポリイミドフィルムとして、損失弾性率を保存弾性率で分けた値であるtanδ曲線におけるピークの最頂点が特定の範囲内にあるポリイミドフィルムが開示されている。
 また、特許文献4には、フレキシブルデバイスの基板に用いられるポリイミドフィルムとして、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たポリイミドフィルムを得ることを目的として、特定のフッ素系芳香族ジアミンと、ケイ素原子数が3~200個のシロキサン骨格を有するシリコーン化合物とをモノマー成分として用いたポリイミド前駆体をイミド化したポリイミドフィルムが開示されている。特許文献4には、前記ポリイミド前駆体を用いて無機膜(SiN膜)付きポリイミドフィルムを形成したところ、折り曲げを10回繰り返し行った折り曲げ試験後にクラックも剥離も観察されないか(○)、クラックが観察された(△)と記載されている。
 一方で、特許文献5には、フレキシブルプリント配線板等のベースフィルムに用いられるポリイミドフィルムにおいて、反りやカールの発生を回避することを目的として、主として芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸二無水物とから合成されるポリアミド酸を用いて得られるポリイミドフィルムであって、100~200℃における平均線膨張係数が18~28ppm、弾性率が4.5GPa以上、吸湿膨張係数が13ppm以下であり、芳香族テトラカルボン酸二無水物として、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物を必須成分として用いてなるポリイミドフィルムが開示されている。
特開2006-199945号公報 特表2014-501301号公報 特表2012-503701号公報 国際公開2014/098235号公報 特開2004-124091号公報
 従来のフレキシブルディスプレイとしては、ディスプレイ画面が緩やかにカーブしているものが挙げられる。そのため、従来のフレキシブルディスプレイに用いられる基材や表面材としては、薄く、軽く、曲げることができる、すなわち、ガラス基板と異なり曲げても割れない程度の可とう性が求められていた。しかしながら、最近のフレキシブルディスプレイとしては、ディスプレイ画面を折り畳めたり、より大きな曲率まで曲げることができ、且つ折り癖がつかずに復元することが求められてきている。
 画面が折り畳めるモバイル機器は、折り畳んだ状態で持ち運ばれることが多いため、モバイル機器に搭載されるフレキシブルディスプレイには、長時間折り曲げられた状態が続いても、平坦に戻した時に元通りになることが求められ、フレキシブルディスプレイ用の基材や表面材にも、長時間折り曲げられた状態が続いた後の復元性(以下、静的屈曲耐性という場合がある)が求められる。
 従来の透明ポリイミドを用いた樹脂フィルムでは、平坦状態、折り曲げ状態を一定の周期で繰り返す試験において良好な結果を示すものであっても、長時間折り曲げられた状態が続くと、折り癖がつき、平坦に戻り難く、特に高湿度環境下では静的屈曲耐性に劣るという問題がある。
 また、特許文献5に記載されたポリイミドフィルムは、透明性に劣るため、ディスプレイ用途や光学用途などの分野に用いることは困難である。
 以上のことから、透明性に優れ、高湿度環境下での屈曲耐性を向上した樹脂フィルムが求められている。
 本開示は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、透明性に優れ、高湿度環境下での屈曲耐性を向上した樹脂フィルムを提供することを主目的とする。
 また、本開示は、前記樹脂フィルムを有する積層体、及び、前記樹脂フィルム又は前記積層体であるディスプレイ用表面材を提供することを目的とする。
  本開示の1実施形態は、下記一般式(1)で表される構造を有するポリイミドを含有し、
 前記ポリイミドが、芳香族環を含み、且つ、(i)フッ素原子、及び(ii)芳香族環同士をスルホニル基又はフッ素で置換されていても良いアルキレン基で連結した構造、からなる群から選択される少なくとも1つを含み、
 損失弾性率を貯蔵弾性率で除した値であるtanδ曲線において、ピークの頂点を150℃以上の温度領域にのみ有し、
 JIS K7361-1に準拠して測定する全光線透過率が、85%以上であり、
 JIS K7373-2006に準拠して算出される黄色度が、12以下であり、
 湿度膨張係数が、10.0ppm/%RH以下である、ポリイミドフィルムを提供する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003

(一般式(1)において、Rはテトラカルボン酸残基である4価の基を表し、Rはジアミン残基である2価の基を表し、Rの総量のうち、主鎖にケイ素原子を有するジアミン残基の含有割合は50モル%以下である。nは繰り返し単位数を表す。)
 本開示の1実施形態においては、前記一般式(1)において、Rは、ケイ素原子を有しないジアミン残基、及び、主鎖にケイ素原子を1個又は2個有するジアミン残基から選ばれる少なくとも1種である2価の基を表し、Rの総量のうち、主鎖にケイ素原子を1個又は2個有するジアミン残基の含有割合は50モル%以下であるポリイミドフィルムを提供する。
 本開示の1実施形態においては、下記静的屈曲試験方法に従って、静的屈曲試験を行った場合に、当該試験で測定される内角が120°以上であるポリイミドフィルムを提供する。
[静的屈曲試験方法]
 15mm×40mmに切り出したポリイミドフィルムの試験片を、長辺の半分の位置で折り曲げ、当該試験片の長辺の両端部が厚み6mmの金属片(100mm×30mm×6mm)を上下面から挟むようにして配置し、当該試験片の両端部と金属片との上下面での重なりしろが各々10mmずつになるようにテープで固定した状態で、上下からガラス板(100mm×100mm×0.7mm)で挟み、当該試験片を内径6mmで屈曲した状態で固定する。その際に、金属片とガラス板の間で当該試験片がない部分には、ダミーの試験片を挟み込み、ガラス板が平行になるようにテープで固定する。このようにして屈曲した状態で固定した当該試験片を、60℃、90%相対湿度(RH)の環境下で24時間静置した後、ガラス板と固定用のテープを外し、当該試験片にかかる力を解放する。その後、当該試験片の一方の端部を固定し、試験片にかかる力を解放してから30分後の試験片の内角を測定する。
 本開示の1実施形態においては、前記一般式(1)で表される構造を有するポリイミドにおいて、前記一般式(1)中のRが、4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物残基、3,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物残基、3,3’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物残基、4,4’-オキシジフタル酸無水物残基、及び、3,4’-オキシジフタル酸無水物残基からなる群から選ばれる少なくとも1種の4価の基を含むポリイミドフィルムを提供する。
 本開示の1実施形態においては、前記一般式(1)で表される構造を有するポリイミドにおいて、前記一般式(1)中のRにおけるケイ素原子を有しないジアミン残基は、(i)フッ素原子、及び(ii)芳香族環同士をスルホニル基又はフッ素で置換されていても良いアルキレン基で連結した構造、からなる群から選択される少なくとも1つを含む2価の基、並びに、下記一般式(2)で表される2価の基、からなる群から選ばれる少なくとも1種の2価の基であるポリイミドフィルムを提供する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004

(一般式(2)において、R及びRはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、またはパーフルオロアルキル基を表す。)
 本開示の1実施形態においては、前記JIS K7373-2006に準拠して算出される黄色度を、膜厚(μm)で除した値が、0.10以下であるポリイミドフィルムを提供する。
 本開示の1実施形態においては、前記一般式(1)において、
 Rは、ケイ素原子を有しないジアミン残基から選ばれる少なくとも1種である2価の基を表し、主鎖にヘキサフルオロイソプロピリデン骨格を有するジアミン残基を含むか、或いは、
 Rは、ケイ素原子を有しないジアミン残基、及び、主鎖にケイ素原子を1個又は2個有するジアミン残基から選ばれる少なくとも1種である2価の基を表し、Rの総量のうち、主鎖にケイ素原子を1個又は2個有するジアミン残基の含有割合は2.5モル以上50モル%以下である、ポリイミドフィルムを提供する。
 本開示の1実施形態においては、前記本開示の1実施形態のポリイミドフィルムと、ラジカル重合性化合物及びカチオン重合性化合物の少なくとも1種の重合物を含有するハードコート層とを有する積層体を提供する。
 本開示の1実施形態においては、前記ラジカル重合性化合物が(メタ)アクリロイル基を1分子中に2つ以上有する化合物であり、前記カチオン重合性化合物がエポキシ基及びオキセタニル基の少なくとも1種を1分子中に2つ以上有する化合物である積層体を提供する。
 本開示の1実施形態においては、前記本開示の1実施形態のポリイミドフィルム、又は、前記本開示の1実施形態の積層体であるディスプレイ用表面材を提供する。
 本開示の1実施形態においては、前記本開示の1実施形態のポリイミドフィルム、又は、前記本開示の1実施形態の積層体であるフレキシブルディスプレイ用表面材を提供する。
 本開示によれば、透明性に優れ、高湿度環境下での屈曲耐性を向上した樹脂フィルムを提供することができる。
 また、本開示によれば、前記樹脂フィルムを有する積層体、及び、前記樹脂フィルム又は前記積層体であるディスプレイ用表面材を提供することができる。
静的屈曲試験の方法を説明するための図である。 実施例2のtanδ曲線を示す図である。
I.ポリイミドフィルム
 本開示の1実施態様のポリイミドフィルムは、下記一般式(1)で表される構造を有するポリイミドを含有し、
 前記ポリイミドが、芳香族環を含み、且つ、(i)フッ素原子、及び(ii)芳香族環同士をスルホニル基又はフッ素で置換されていても良いアルキレン基で連結した構造、からなる群から選択される少なくとも1つを含み、
 損失弾性率を貯蔵弾性率で除した値であるtanδ曲線において、ピークの頂点を150℃以上の温度領域にのみ有し、
 JIS K7361-1に準拠して測定する全光線透過率が、85%以上であり、
 JIS K7373-2006に準拠して算出される黄色度が、12以下であり、
 湿度膨張係数が、10.0ppm/%RH以下である、ポリイミドフィルムである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005

(一般式(1)において、Rはテトラカルボン酸残基である4価の基を表し、Rはジアミン残基である2価の基を表し、Rの総量のうち、主鎖にケイ素原子を有するジアミン残基の含有割合は50モル%以下である。nは繰り返し単位数を表す。)
 本開示のポリイミドフィルムは、損失弾性率を貯蔵弾性率で除した値であるtanδ曲線において、ピークの頂点を150℃以上の温度領域にのみ有するものである。前記tanδ曲線で、ピークの頂点が150℃未満に存在すると、ポリイミドの分子鎖が動きやすく、塑性変形しやすくなって、屈曲耐性が悪くなる恐れがあるのに対し、本開示ではピークの頂点が150℃未満に存在しないことから、分子鎖の運動性が抑制され、塑性変形し難くなり、屈曲耐性を向上することが出来る。
 また、前記tanδ曲線で、ピークの頂点を150℃以上の温度領域にのみ有すると、高温環境下、例えば夏の車内などにおいても、熱変形によって屈曲耐性が損なわれることが抑制されるため、高温環境下でも屈曲耐性が向上したものとなる。
 また、前記tanδ曲線で、ピークの頂点を150℃以上の温度領域にのみ有すると、引張弾性率が高くなる傾向があり、表面硬度が高くなる傾向がある。
 本開示のポリイミドフィルムは、屈曲耐性や表面硬度を向上する点から、前記tanδ曲線で、ピークの頂点を200℃以上の温度領域にのみ有するものであることがより好ましく、220℃以上の温度領域にのみ有するものであることがより更に好ましい。一方、ベーク温度を低減することができる点から、前記tanδ曲線で、ピークの頂点は380℃以下の温度領域に有することが好ましい。
 また、本開示のポリイミドフィルムは、中でも、-150℃以上150℃未満の温度領域に、更に、-70℃以上150℃未満の温度領域に、前記tanδ曲線におけるピークの頂点を有しないことが好ましく、更に、100℃以下の温度領域に、前記tanδ曲線におけるピークの頂点を有しないことが好ましく、0℃以下の温度領域に、前記tanδ曲線におけるピークの頂点を有しないことがより好ましい。主鎖に長いシロキサン結合を有するジアミン残基を有する場合や主鎖にケイ素原子を有するジアミン残基を多量に含有する場合にはこのように低い温度領域に前記tanδ曲線におけるピークの頂点を有する場合があるが、本開示に用いられるケイ素原子含有ジアミン残基は、このように低い温度領域に前記tanδ曲線におけるピークの頂点を有しないような、比較的短いシロキサン結合を比較的少量有するように選択している。そのため、-150℃以上0℃以下の温度領域にガラス転移温度を有するような、主鎖に長いシロキサン結合を有するジアミン残基を有するポリイミドフィルムに比べて、室温での引張弾性率の低下も抑制され、保護フィルムとして十分な表面硬度を維持することができる。
 前記tanδ曲線は、動的粘弾性測定によって、温度とtanδ(tanδ=損失弾性率(E’’)/貯蔵弾性率(E’))の関係から求められるものであり、ピークの極大値が最大であるピークの頂点の温度をガラス転移温度の指標とすることができるものである。動的粘弾性測定は、例えば、動的粘弾性測定装置 RSA-G2(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン(株))によって、測定範囲を-150℃以上490℃以下として、周波数1Hz、昇温速度5℃/minにより行うことができる。また、サンプル幅を5mm、チャック間距離を20mmとして測定することができる。ピーク及び変曲点の解析時は、目視評価せず、データを数値化して、数値から解析する。
 なお、温度(横軸)とtanδ(tanδ=損失弾性率(E’’)/貯蔵弾性率(E’))(縦軸)の曲線において、ピークとは、tanδの値が0.2以上、好ましくは0.3以上であって極大値である変曲点を有し、且つ、ピークの谷と谷の間であるピーク幅が3℃以上であるものをいい、ノイズ等測定由来の曲線における細かい上下変動については、前記ピークの頂点のピークとして観測しない。
 本開示のポリイミドフィルムは、前記JIS K7361-1に準拠して測定する全光線透過率が、85%以上である。このように透過率が高いことから、透明性が良好になり、ガラス代替材料となり得る。本開示のポリイミドフィルムの前記JIS K7361-1に準拠して測定する全光線透過率は、更に88%以上であることが好ましく、より更に89%以上であることが好ましく、特に90%以上であることが好ましい。
 本開示のポリイミドフィルムは、厚み5μm以上100μm以下において、前記JIS K7361-1に準拠して測定する全光線透過率が、85%以上であることが好ましく、更に88%以上であることが好ましく、より更に89%以上であることが好ましく、特に90%以上であることが好ましい。
 また、本開示のポリイミドフィルムは、厚み50μm±5μmにおいて、前記JIS K7361-1に準拠して測定する全光線透過率が、85%以上であることが好ましく、更に88%以上であることが好ましく、より更に89%以上であることが好ましく、特に90%以上であることが好ましい。
 JIS K7361-1に準拠して測定する全光線透過率は、例えば、ヘイズメーター(例えば村上色彩技術研究所製 HM150)により測定することができる。なお、ある厚みの全光線透過率の測定値から、異なる厚みの全光線透過率は、ランベルトベールの法則により換算値を求めることができ、それを利用することができる。
 具体的には、ランベルトベールの法則によれば、透過率Tは、
Log10(1/T)=kcb
(k=物質固有の定数、c=濃度、b=光路長)で表される。
 フィルムの透過率の場合、膜厚が変化しても密度が一定であると仮定するとcも定数となるので、上記式は、定数fを用いて
Log10(1/T)=fb
(f=kc)と表すことができる。ここで、ある膜厚の時の透過率がわかれば、各物質の固有の定数fを求めることができる。従って、T=1/10f・b の式を用いて、fに固有の定数、bに目標の膜厚を代入すれば、所望の膜厚の時の透過率を求めることができる。
 また、本開示のポリイミドフィルムは、前記JIS K7373-2006に準拠して算出される黄色度(YI値)が、12以下である。このように黄色度が低いことから、黄色味の着色が抑制され、光透過性が向上し、ガラス代替材料となり得る。前記JIS K7373-2006に準拠して算出される黄色度(YI値)は、10以下であることが好ましく、7以下であることが更に好ましく、5以下であることがより更に好ましい。
 本開示のポリイミドフィルムは、厚み5μm以上100μm以下において、前記JIS K7373-2006に準拠して算出される黄色度(YI値)が12以下であることが好ましく、10以下であることがより好ましく、7以下であることがより更に好ましく、5以下であることが特に好ましい。
 また、本開示のポリイミドフィルムは、厚み50μm±5μmにおいて、前記JIS K7373-2006に準拠して算出される黄色度(YI値)が、12以下であることが好ましく、10以下であることがより好ましく、7以下であることがより更に好ましく、5以下であることが特に好ましい。
 なお、黄色度(YI値)は、JIS K7373-2006に準拠して、紫外可視近赤外分光光度計(例えば、日本分光(株) V-7100)を用い、分光測色方法により、補助イルミナントC、2度視野を用いて、250nm以上800nm以下の範囲を1nm間隔で測定される透過率をもとに、XYZ表色系における三刺激値X,Y,Zを求め、そのX,Y,Zの値から以下の式より算出することができる。
  YI=100(1.2769X-1.0592Z)/Y
 なお、ある厚みの黄色度の測定値から、異なる厚みの黄色度は、ある特定の膜厚のサンプルの380nm以上780nm以下の間の5nm間隔で測定された各波長における各透過率について、前記全光線透過率と同様にランベルトベールの法則により異なる厚みの各波長における各透過率の換算値を求め、それを元に算出し用いることができる。
 また、本開示のポリイミドフィルムは、黄色味の着色が抑制され、光透過性が向上し、ガラス代替材料として好適に用いることができる点から、前記JIS K7373-2006に準拠して算出される黄色度(YI値)を膜厚(μm)で除した値(YI値/膜厚(μm))が0.10以下であることが好ましく、0.04以下であることがより好ましく、0.03以下であることがより更に好ましい。
 なお、本開示において、前記黄色度(YI値)を膜厚(μm)で除した値(YI値/膜厚(μm))は、JIS Z8401:1999の規則Bに従い、小数点以下第2位に丸めた値とする。
 また、本開示のポリイミドフィルムは、湿度膨張係数が、10.0ppm/%RH以下である。このように湿度膨張係数が小さいポリイミドフィルムであることから、湿度による影響を受け難く、高湿度環境下においても吸湿による変形によって屈曲耐性が損なわれることが抑制されるため、高湿度環境下における屈曲耐性が向上したものとなる。前記湿度膨張係数は、中でも、9.0ppm/%RH以下であることが好ましく、8.0ppm/%RH以下であることがより好ましく、7.5ppm/%RH以下であることがより更に好ましく、6.5ppm/%RH以下であることがより更に好ましく、3.0ppm/%RH以下であることがより更に好ましい。
 なお、本開示においてポリイミドフィルムの湿度膨張係数は、以下の方法により測定することができる。
 5mm×20mmに切り出したポリイミドフィルムの試験片を十分に乾燥させ、チャック間距離15mm、長辺方向の引張荷重を5gとなるよう試験片をセットする。温度を25℃に固定し、湿度を15%RH、20%RH、50%RHへと変化させ、湿度20%RHと50%RHの試験片の伸び量から湿度1%あたりの平均伸びを計算し、湿度膨張係数とする。なお、計算式は次式の通りである。
 湿度膨張係数(ppm/%RH)
  =(X×10)/(Y×Z)
  X:50%RHの時の試験片長から20%RHの時の試験片長を引いた値
  Y:20%RHから50%RHへと変化させた際の湿度の変化量(50-20(%RH))
  Z:20%RHの時の試験片長
 測定装置としては、理学電機製、水蒸気TMA/S 8227A1を用いることができる。
 また、試験片の伸び量は常にモニタリングして、1秒ごとに記録し以下の手順で測定する。
 以下の測定において、試験片の長さが一定となるとは、30分間のサンプル長の変化が0.1μm以下であった場合のことをいう。
 1.試験片の環境が湿度15%RHで安定し、試験片の長さが一定となり変化しなくなってから、30分以上保持
2.次に、試験片の環境が湿度20%RHで安定し、試験片の長さが一定となり変化しなくなってから、30分以上保持(試験片の長さを測定)
3.引き続いて、試験片の環境が湿度50%RHで安定し、試験片の長さが一定となり変化しなくなってから、30分以上保持(試験片の長さを測定)
4.湿度20%RH時と湿度50%RH時の試験片の長さの差を計算し、1/30して湿度1%あたりの伸び量を算出する
 また、ポリイミドフィルムの試験片の厚さは、特に限定はされないが、5μm以上200μm以下の範囲内であることが好ましく、10μm以上150μm以下の範囲内であることがより好ましく、15μm以上100μm以下の範囲内であることがより更に好ましい。
 本開示によれば、ポリイミドフィルムが含有するポリイミドが、芳香族環を含み、且つ、(i)フッ素原子、及び(ii)芳香族環同士をスルホニル基又はフッ素で置換されていても良いアルキレン基で連結した構造、からなる群から選択される少なくとも1つを含み、更に、ジアミン残基が、主鎖にケイ素原子を有する場合は、ジアミン残基の総量のうち、主鎖にケイ素原子を有するジアミン残基の含有割合が50モル%以下である、特定の構造を有するポリイミドであり、且つ、前記tanδ曲線のピークの特定の温度範囲、前記特定の全光線透過率、前記特定の黄色度、前記特定の湿度膨張係数を有するポリイミドフィルムとしたことにより、透明性に優れ、高湿度環境下での屈曲耐性を向上した樹脂フィルムを提供することができる。
 本発明者らは、樹脂の中でもポリイミドに着目した。ポリイミドは、その化学構造に由来し耐熱性が優れることが知られている。また、ポリイミドフィルムは、内部の分子鎖の配置が一定の秩序構造を形成することが知られており、そのおかげで、室温において、折り曲げ状態から平坦状態への復元性を有し得ると考えられる。
 一方で、ポリイミドは、高湿度環境下では、折り曲げ状態からの復元性が悪化しやすく、特にフィルムを長時間折り曲げられた状態が続くと、折り癖がつき、平坦に戻らない場合があることが確認された。高湿度環境下においては、ポリイミドが吸湿することにより、吸収された水分が可塑剤のように作用しフィルムが塑性変形しやすくなるため、屈曲の力を外しても復元しにくくなっていると推察される。
 それに対して、本発明者らは、前記特定のポリイミドを含有し、前記特定の特性を有するポリイミドフィルムは、優れた透明性を有し、高湿度環境下においても優れた屈曲耐性を有することを見出した。本開示のポリイミドフィルムは、前記特定のポリイミドが、芳香族環を含み、且つ、(i)フッ素原子、及び(ii)芳香族環同士をスルホニル基又はフッ素で置換されていても良いアルキレン基で連結した構造、からなる群から選択される少なくとも1つを含むことにより、透明性が向上し、ジアミン残基がケイ素原子を有しないか、ケイ素原子を有する場合は、主鎖にケイ素原子を有するジアミン残基が、ジアミン残基の総量のうち50モル%以下であって、且つ前記tanδ曲線のピークが特定の温度範囲であることにより、屈曲耐性の悪化が抑制され、更に、ポリイミドフィルムの湿度膨張係数が10.0ppm/%RH以下であることにより、湿度の影響を受け難いため、優れた透明性を有し、高湿度環境下においても優れた屈曲耐性を有すると考えられる。
 ケイ素原子を有するジアミン残基の含有量が多すぎる場合や前記tanδ曲線のピークの頂点が150℃未満など低い温度範囲に存在する場合には、ポリイミドフィルム中のポリイミド分子の運動性が高まり塑性変形し易くなって屈曲耐性が悪化し易いと考えられる。ポリイミドフィルムの湿度膨張係数が10.0ppm/%RH超過であると、湿度が20%RH以下のようなドライ環境における屈曲耐性は良好であっても、吸湿による影響が大きいため、高湿度環境下での屈曲耐性が悪化してしまう。湿度膨張係数が大きいポリイミドフィルムは、高温高湿環境下で、体積が膨張し分子鎖間の相互作用が希薄になることで、屈曲形状を取った時に屈曲部が塑性変形をしやすいためであると推察される。
 以下、本開示に係るポリイミドフィルムについて詳細に説明する。
 本開示に係るポリイミドフィルムは、前記一般式(1)で表される構造を有するポリイミドを含有し、前記特定の特性を有するものである。本開示の効果が損なわれない限り、更にその他の成分を含有していても良いし、他の構成を有していてもよい。
 ポリイミドは、テトラカルボン酸成分とジアミン成分とを反応させて得られるものである。テトラカルボン酸成分とジアミン成分の重合によってポリアミド酸を得てイミド化することが好ましい。イミド化は、熱イミド化で行っても、化学イミド化で行ってもよい。また、熱イミド化と化学イミド化とを併用した方法で製造することもできる。
 本開示に係るポリイミドフィルムは、前記一般式(1)で表される構造を有するポリイミドを含有する。
 ここで、テトラカルボン酸残基とは、テトラカルボン酸から、4つのカルボキシル基を除いた残基をいい、テトラカルボン酸二無水物から酸二無水物構造を除いた残基と同じ構造を表す。
 また、ジアミン残基とは、ジアミンから2つのアミノ基を除いた残基をいう。
 本開示においては、前記一般式(1)で表される構造を有するポリイミドが、芳香族環を含み、且つ、(i)フッ素原子、及び(ii)芳香族環同士をスルホニル基又はフッ素で置換されていても良いアルキレン基で連結した構造、からなる群から選択される少なくとも1つを含む。前記一般式(1)で表される構造を有するポリイミドは、芳香族環を有するテトラカルボン酸残基及び芳香族環を有するジアミン残基から選ばれる少なくとも一種を含むことにより、分子骨格が剛直となり配向性が高まり、表面硬度が向上するが、剛直な芳香族環骨格は吸収波長が長波長に伸びる傾向があり、可視光領域の透過率が低下する傾向がある。
 ポリイミドに(i)フッ素原子を含むとポリイミド骨格内の電子状態を電荷移動し難くすることができる点から光透過性が向上する。
 ポリイミドに(ii)芳香族環同士をスルホニル基又はフッ素で置換されていても良いアルキレン基で連結した構造を含むと、ポリイミド骨格内のπ電子の共役を断ち切ることで骨格内の電荷の移動を阻害することができる点から光透過性が向上する。
 前記一般式(1)で表される構造を有するポリイミドとしては、中でも、フッ素原子を含むポリイミドであることが、光透過性を向上し、且つ、表面硬度を向上する点から好ましく用いられる。
 前記(ii)芳香族環同士をスルホニル基又はフッ素で置換されていても良いアルキレン基で連結した構造において、フッ素で置換されていても良いアルキレン基は、高湿度環境下における屈曲耐性を向上する点から、水素原子の40%以上、より好ましくは70%以上、より更に好ましくは90%以上が、フッ素で置換されていることが好ましい。
 また、前記アルキレン基は、高湿度環境下における屈曲耐性を向上する点から、炭素数1以上5以下であることが好ましく、炭素数1以上3以下であることがより好ましい。
 また、前記一般式(1)で表される構造を有するポリイミドは、高湿度環境下における屈曲耐性の点から、主鎖、又は側鎖中に炭素数4以上の脂肪族炭化水素基、アミド基、アルコキシ基、カルボキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種を有し、且つケイ素原子及びフッ素原子のいずれも含まないテトラカルボン酸残基及びジアミン残基の合計が、前記一般式(1)におけるRの総量及びRの総量の合計を100モル%としたときに、20モル%未満であることが好ましく、5モル%以下であることがより好ましく、0モル%であることがより更に好ましい。炭素数4以上の脂肪族炭化水素基、アミド基、アルコキシ基、カルボキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種を有し、且つケイ素原子及びフッ素原子のいずれも含まないテトラカルボン酸残基及びジアミン残基を含有すると、湿度膨張係数が大きくなる傾向がある。
 また、前記一般式(1)で表される構造を有するポリイミドは、高湿度環境下における屈曲耐性の点から、前記一般式(1)におけるR及びRがケイ素原子及びフッ素原子のいずれも含まない場合においては、前記一般式(1)におけるR及びRが有する脂肪族炭化水素基の炭素数の合計が、7以下であることが好ましく、6以下であることがより好ましく、5以下であることがより更に好ましい。
 高湿度環境下における屈曲耐性の点から、R及びRがケイ素原子及びフッ素原子のいずれも含まない前記一般式(1)で表される構造を有する繰り返し単位の合計100モル%のうち、R及びRがケイ素原子及びフッ素原子のいずれも含まず、且つR及びRが有する脂肪族炭化水素基の炭素数の合計が前記上限値を超える繰り返し単位の割合は、10モル%未満であることが好ましく、5モル%以下であることがより好ましく、0モル%であることがより更に好ましい。
 前記一般式(1)のRにおけるテトラカルボン酸残基は、特に限定はされないが、ケイ素原子を有さず、芳香族環を有するテトラカルボン酸二無水物から酸二無水物構造を除いた残基であることが、表面硬度の点から好ましい。
 ケイ素原子を有さず、芳香族環を有するテトラカルボン酸二無水物としては、例えば、ピロメリット酸二無水物、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、2,2’,3,3’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、1,1-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン二無水物、2,2-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン二無水物、1,3-ビス〔(3,4-ジカルボキシ)ベンゾイル〕ベンゼン二無水物、1,4-ビス〔(3,4-ジカルボキシ)ベンゾイル〕ベンゼン二無水物、2,2-ビス{4-〔4-(1,2-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-(1,2-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{4-〔4-(1,2-ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}ケトン二無水物、ビス{4-〔3-(1,2-ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}ケトン二無水物、4,4’-ビス〔4-(1,2-ジカルボキシ)フェノキシ〕ビフェニル二無水物、4,4’-ビス〔3-(1,2-ジカルボキシ)フェノキシ〕ビフェニル二無水物、ビス{4-〔4-(1,2-ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}ケトン二無水物、ビス{4-〔3-(1,2-ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}ケトン二無水物、ビス{4-〔4-(1,2-ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}スルホン二無水物、ビス{4-〔3-(1,2-ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}スルホン二無水物、ビス{4-〔4-(1,2-ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}スルフィド二無水物、ビス{4-〔3-(1,2-ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}スルフィド二無水物、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、3,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物、3,3’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物、4,4’-オキシジフタル酸無水物、3,4’-オキシジフタル酸無水物、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、1,2,3,4-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10-ぺ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等が挙げられる。
 これらは単独でも、2種以上を混合して用いることもできる。
 前記一般式(1)のRにおけるテトラカルボン酸残基は、中でも、光透過性と屈曲耐性の点及び表面硬度の点から、4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物残基、3,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物残基、3,3’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物残基、4,4’-オキシジフタル酸無水物残基、及び、3,4’-オキシジフタル酸無水物残基からなる群から選ばれる少なくとも1種の4価の基を含むことが好ましく、前記一般式(1)中のRが、4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物残基、3,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物残基、3,3’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物残基、4,4’-オキシジフタル酸無水物残基、及び、3,4’-オキシジフタル酸無水物残基からなる群から選ばれる少なくとも1種の4価の基であることがより好ましく、4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物残基、3,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物残基、及び3,3’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物残基からなる群から選ばれる少なくとも1種の4価の基であることがより更に好ましい。
 前記Rにおいて、これらの好適な残基を合計で、50モル%以上含むことが好ましく、更に70モル%以上含むことが好ましく、より更に90モル%以上含むことが好ましい。
 前記一般式(1)のRはジアミン残基である2価の基を表し、Rの総量のうち、主鎖にケイ素原子を有するジアミン残基の含有割合は50モル%以下である。中でも、Rにおけるジアミン残基は、ケイ素原子を有しないジアミン残基、及び、主鎖にケイ素原子を1個又は2個有するジアミン残基から選ばれる少なくとも1種である2価の基であり、Rの総量のうち、主鎖にケイ素原子を1個又は2個有するジアミン残基の含有割合は50モル%以下であることが、高湿度環境下での屈曲耐性に優れ、表面硬度との両立性にも優れる点から好ましい。
 ケイ素原子を有しないジアミン残基としては、中でも、ケイ素原子を有さず、芳香族環を有するジアミン残基が、表面硬度の点から好ましい。ここで、ケイ素原子を有さず芳香族環を有するジアミン残基は、ケイ素原子を有さず芳香族環を有するジアミンから2つのアミノ基を除いた残基とすることができる。
 ケイ素原子を有さず芳香族環を有するジアミンとしては、例えば、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、3,4’-ジアミノジフェニルスルホン、2,2-ビス(4-アミノフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、p-フェニレンジアミン、o-フェニレンジアミン、3,4’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,4’-ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’-ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’-ジアミノベンゾフェノン、3,4’-ジアミノベンゾフェノン、4,4’-ジアミノベンズアニリド、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,4’-ジアミノジフェニルメタン、2-(3-アミノフェニル)-2-(4-アミノフェニル)プロパン、2-(3-アミノフェニル)-2-(4-アミノフェニル)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、1,1-ジ(4-アミノフェニル)-1-フェニルエタン、1-(3-アミノフェニル)-1-(4-アミノフェニル)-1-フェニルエタン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノベンゾイル)ベンゼン、1,4-ビス(4-アミノベンゾイル)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノ-α,α-ジメチルベンジル)ベンゼン、1,4-ビス(4-アミノ-α,α-ジメチルベンジル)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノ-α,α-ジトリフルオロメチルベンジル)ベンゼン、1,4-ビス(4-アミノ-α,α-ジトリフルオロメチルベンジル)ベンゼン、N,N’-ビス(4-アミノフェニル)テレフタルアミド、9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン、3,3’-ジクロロ-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジメトキシ-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]ケトン、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、1,3-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、1,4-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、1,3-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)-α,α-ジメチルベンジル]ベンゼン、1,4-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)-α,α-ジメチルベンジル]ベンゼン、4,4’-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)ベンゾイル]ジフェニルエーテル、4,4’-ビス[4-(4-アミノ-α,α-ジメチルベンジル)フェノキシ]ベンゾフェノン、4,4’-ビス[4-(4-アミノ-α,α-ジメチルベンジル)フェノキシ]ジフェニルスルホン、4,4’-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェノキシ]ジフェニルスルホン、3,3’-ジアミノ-4,4’-ジフェノキシベンゾフェノン、3,3’-ジアミノ-4,4’-ジビフェノキシベンゾフェノン、3,3’-ジアミノ-4-フェノキシベンゾフェノン、3,3’-ジアミノ-4-ビフェノキシベンゾフェノン、6,6’-ビス(4-アミノフェノキシ)-3,3,3’,3’-テトラメチル-1,1’-スピロビインダン等、及び、前記ジアミンの芳香族環上水素原子の一部若しくは全てをフルオロ基、メチル基、メトキシ基、トリフルオロメチル基、又はトリフルオロメトキシ基から選ばれた置換基で置換したジアミンを使用することができる。
 これらは単独でも、2種以上を混合して用いることもできる。
 前記一般式(1)のRにおけるケイ素原子を有しないジアミン残基は、光透過性と屈曲耐性の点及び表面硬度の点から、中でも、(i)フッ素原子、及び(ii)芳香族環同士をスルホニル基又はフッ素で置換されていても良いアルキレン基で連結した構造、からなる群から選択される少なくとも1つを含む2価の基、並びに、下記一般式(2)で表される2価の基、からなる群から選ばれる少なくとも1種の2価の基であることが好ましく、前記フッ素で置換されていても良いアルキレン基は炭素数が3以下であることが好ましい。また、前記一般式(1)のRにおけるケイ素原子を有しないジアミン残基は、中でも、(i)フッ素原子、及び(ii)芳香族環同士をスルホニル基又はフッ素で置換されているアルキレン基で連結した構造、からなる群から選択される少なくとも1つを含む2価の基、並びに、下記一般式(2)で表される2価の基、からなる群から選ばれる少なくとも1種の2価の基であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006

(一般式(2)において、R及びRはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、またはパーフルオロアルキル基を表す。)
 一般式(2)中のR及びRにおけるアルキル基は、中でも、高湿度下での屈曲耐性を向上する点から、炭素数1以上3以下であることが好ましく、炭素数1以上2以下であることがより好ましい。
 前記一般式(1)のRにおけるケイ素原子を有しないジアミン残基は、更に、光透過性と屈曲耐性の点及び表面硬度の点、低吸湿性の観点から、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン残基、3,4’-ジアミノジフェニルスルホン残基、2,2-ビス(4-アミノフェニル)プロパン残基、3,3’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-[(1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン-2,2-ジイル)ビス(4,1-フェニレンオキシ)]ジアニリン残基、2,2-ビス[3-(3-アミノフェノキシ)フェニル]-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン残基、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン残基、及び前記一般式(2)で表され、R及びRがパーフルオロアルキル基である2価の基からなる群から選ばれる少なくとも1種の2価の基であることが好ましく、更に、3,3’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-[(1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン-2,2-ジイル)ビス(4,1-フェニレンオキシ)]ジアニリン残基、及び前記一般式(2)で表され、R及びRがパーフルオロアルキル基である2価の基からなる群から選ばれる少なくとも1種の2価の基であることが好ましい。
 前記Rにおいて、ケイ素原子を有しないジアミン残基の合計100モル%中、これらの好適な残基を合計で、50モル%以上含むことが好ましく、更に65モル%以上含むことが好ましく、より更に80モル%以上含むことが好ましい。
 高湿度環境下における屈曲耐性が向上したものとする点及び光透過性の点から、好ましい1つの実施態様としては、前記一般式(1)において、Rは、ケイ素原子を有しないジアミン残基から選ばれる少なくとも1種である2価の基を表し、主鎖にヘキサフルオロイソプロピリデン骨格を有するジアミン残基を含む場合が挙げられる。主鎖にヘキサフルオロイソプロピリデン骨格を有するジアミン残基としては、芳香族環同士をヘキサフルオロイソプロピリデン基で連結した構造を含むことが好ましい。
 前記一般式(1)のRに、主鎖にケイ素原子を有するジアミン残基を含有しない場合、前記一般式(1)のRは、ケイ素原子を有しないジアミン残基から選ばれる少なくとも1種である2価の基を表し、当該ケイ素原子を有しないジアミン残基は、中でも、光透過性と屈曲耐性の点及び表面硬度の点、低吸湿性の観点から、1分子内に、主鎖にヘキサフルオロイソプロピリデン骨格を有し、且つ、炭素原子に対するフッ素原子の割合(個数%)が30%以上であるジアミン残基を含むことがより好ましく、芳香族環同士をヘキサフルオロイソプロピリデン基で連結した構造、及び、芳香族環同士をオキシ基で連結した構造を含み、且つ、炭素原子に対するフッ素原子の割合(個数%)が30%以上であるジアミン残基を含むことがより更に好ましい。
 前記一般式(1)のRに、主鎖にケイ素原子を有するジアミン残基を含有しない場合の当該ケイ素原子を有しないジアミン残基としては、具体的には、3,3’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-[(1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン-2,2-ジイル)ビス(4,1-フェニレンオキシ)]ジアニリン残基、2,2-ビス[3-(3-アミノフェノキシ)フェニル]-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン残基、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン残基、2-(3-アミノフェニル)-2-(4-アミノフェニル)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、及び2,2-ビス(4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパンからなる群から選択される1種以上のジアミン残基であることが好ましく、3,3’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-[(1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン-2,2-ジイル)ビス(4,1-フェニレンオキシ)]ジアニリン残基、2,2-ビス[3-(3-アミノフェノキシ)フェニル]-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン残基、及び2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン残基、からなる群から選択される1種以上のジアミン残基であることが好ましく、更に、3,3’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-[(1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン-2,2-ジイル)ビス(4,1-フェニレンオキシ)]ジアニリン残基であることが好ましい。
 前記一般式(1)のRに、主鎖にケイ素原子を有するジアミン残基を含有しない場合、前記Rにおいて、ケイ素原子を有しないジアミン残基の合計100モル%中、前述した好適なケイ素原子を有しないジアミン残基を合計で、70モル%以上含むことが好ましく、80モル%以上含むことがより好ましく、90モル%以上含むことがより更に好ましい。
 主鎖にケイ素原子を有するジアミン残基は、主鎖にケイ素原子を有するジアミンから2つのアミノ基を除いた残基とすることができる。
 主鎖にケイ素原子を有するジアミン残基としては、例えば、下記一般式(A)で表されるジアミンが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007

(一般式(A)において、Lはそれぞれ独立して、直接結合又は-O-結合であり、R10はそれぞれ独立して、置換基を有していても良く、酸素原子又は窒素原子を含んでいても良い炭素数1以上20以下の1価の炭化水素基を表す。R11はそれぞれ独立して、置換基を有していても良く、酸素原子又は窒素原子を含んでいても良い炭素数1以上20以下の2価の炭化水素基を表す。kは0~200の数である。複数あるL、R10及びR11は、それぞれ同一であっても異なっていても良い。)
 R10で表される1価の炭化水素基としては、炭素数1以上20以下のアルキル基、アリール基、及びこれらの組み合わせが挙げられる。アルキル基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれであってもよく、直鎖状又は分岐状と環状の組合せであっても良い。
 炭素数1以上20以下のアルキル基としては、炭素数1以上10以下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。前記環状のアルキル基としては、炭素数3以上10以下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。前記アリール基としては、炭素数6以上12以下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。また、R10で表される1価の炭化水素基としては、アラルキル基であっても良く、例えば、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等が挙げられる。
 酸素原子又は窒素原子を含んでいても良い炭化水素基としては、例えば後述する2価の炭化水素基と前記1価の炭化水素基とをエーテル結合、カルボニル結合、エステル結合、アミド結合、及びイミノ結合(-NH-)の少なくとも1つで結合した基が挙げられる。
 R10で表される1価の炭化水素基が有していても良い置換基としては、本開示の効果が損なわれない範囲で特に限定されず、例えば、フッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子、水酸基等が挙げられる。
 R10で表される1価の炭化水素基としては、屈曲耐性の向上と表面硬度の両立性の点から、炭素数1以上3以下のアルキル基、又は炭素数6以上10以下のアリール基であることが好ましい。炭素数1以上3以下のアルキル基としては、メチル基であることがより好ましく、前記炭素数6以上10以下のアリール基としては、フェニル基であることがより好ましい。
 R11で表される2価の炭化水素基としては、炭素数1以上20以下のアルキレン基、アリーレン基、及びこれらの組み合わせの基が挙げられる。アルキレン基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれであってもよく、直鎖状又は分岐状と環状の組合せであっても良い。
 炭素数1以上20以下のアルキレン基としては、炭素数1以上10以下のアルキレン基であることが好ましく、例えば、メチレン基、エチレン基、各種プロピレン基、各種ブチレン基、シクロヘキシレン基等の直鎖状又は分岐状アルキレン基と環状アルキレン基との組合せの基などを挙げることができる。
 前記アリーレン基としては、炭素数6~12のアリーレン基であることが好ましく、アリーレン基としては、フェニレン基、ビフェニレン基、ナフチレン基等が挙げられ、更に後述する芳香族環に対する置換基を有していても良い。
 酸素原子又は窒素原子を含んでいても良い2価の炭化水素基としては、前記2価の炭化水素基同士をエーテル結合、カルボニル結合、エステル結合、アミド結合、及びイミノ結合(-NH-)の少なくとも1つで結合した基が挙げられる。
 R11で表される2価の炭化水素基が有していても良い置換基としては、前記R10で表される1価の炭化水素基が有していても良い置換基と同様であって良い。
 R11で表される2価の炭化水素基としては、屈曲耐性の向上と表面硬度の両立性の点から、炭素数1以上6以下のアルキレン基、又は炭素数6以上10以下のアリーレン基であることが好ましく、更に、炭素数2以上4以下のアルキレン基であることがより好ましい。
 kは0~200の数である。kの平均は、機能層との密着性及び干渉縞抑制の点、並びに、屈曲耐性の向上と表面硬度の両立性の点から、0以上6以下であることが好ましく、0以上4以下であることが好ましい。中でもkは0又は1であることが好ましい。
 中でも、分子の運動性を抑制しつつ屈曲耐性を付与する観点、及び表面硬度を向上する点から、主鎖にケイ素原子を有するジアミン残基は、主鎖にケイ素原子を1個又は2個有するジアミン残基であることが好ましい。
 主鎖にケイ素原子を数多く有する分子量の大きいジアミン残基を用いると、より少量の添加でもガラス転移温度が低下しやすく、屈曲耐性や表面硬度が悪化する恐れがある。
 主鎖にケイ素原子を1個有するジアミンとしては、例えば、前記一般式(A)で表されるジアミンのうち、k=0である下記一般式(A-1)で表されるジアミンが挙げられる。また、主鎖にケイ素原子を2個有するジアミンとしては、例えば、前記一般式(A)で表されるジアミンのうち、k=1である下記一般式(A-2)で表されるジアミンが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008

(一般式(A-1)及び一般式(A-2)において、Lはそれぞれ独立して、直接結合又は-O-結合であり、R10はそれぞれ独立して、置換基を有していても良く、酸素原子又は窒素原子を含んでいても良い炭素数1以上20以下の1価の炭化水素基を表す。R11はそれぞれ独立して、置換基を有していても良く、酸素原子又は窒素原子を含んでいても良い炭素数1以上20以下の2価の炭化水素基を表す。複数あるL、R10及びR11は、それぞれ同一であっても異なっていても良い。)
 分子の運動性を抑制しつつ屈曲耐性を付与する点、表面硬度の両立性の点から、主鎖にケイ素原子を有するジアミン残基の分子量は、3000以下であることが好ましく、2000以下であることが好ましく、1000以下であることが好ましく、800以下であることがより好ましく、500以下であることがより更に好ましく、300以下であることが特に好ましい。
 更に、主鎖にケイ素原子を1個又は2個有するジアミン残基の分子量は、1000以下であることが好ましく、800以下であることがより好ましく、500以下であることがより更に好ましく、300以下であることが特に好ましい。
 ジアミン残基の分子量は、ジアミンの分子量からアミノ基(-NH)2個の分子量(32)を減じて算出される。
 主鎖にケイ素原子を有するジアミン残基は単独でも、2種以上を混合して用いることもできる。
 また、前記一般式(1)で表される構造を有するポリイミドは、前記一般式(1)中のRにおける主鎖にケイ素原子を有するジアミン残基が、ケイ素原子を2個有するジアミン残基であることが、光透過性の点、及び屈曲耐性及び表面硬度の点から好ましく、更に、1,3-ビス(3-アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン残基、1,3-ビス(4-アミノブチル)テトラメチルジシロキサン、1,3-ビス(5-アミノペンチル)テトラメチルジシロキサン等が、入手容易性や光透過性と表面硬度の両立の観点から好ましい。
 前記一般式(1)のRが主鎖にケイ素原子を有するジアミン残基を含有する場合、Rの総量のうち、主鎖にケイ素原子を有するジアミン残基の含有割合は、50モル%以下であれば特に限定はされないが、屈曲耐性の点から、2.5モル%以上であることが好ましく、2.5モル%以上45モル%以下であることが好ましく、3モル%以上40モル%以下であることがより好ましい。
 前記一般式(1)で表される構造を有するポリイミドは、中でも、表面硬度及び高湿度環境下における屈曲耐性の点から、前記一般式(1)におけるRは、ケイ素原子を有しないジアミン残基、及び、主鎖にケイ素原子を1個又は2個有するジアミン残基から選ばれる少なくとも1種である2価の基を表し、Rの総量の2.5モル%以上50モル%以下が、主鎖にケイ素原子を1個又は2個有するジアミン残基であることが好ましい。また、Rの総量(100モル%)のうち、前記主鎖にケイ素原子を1個又は2個有するジアミン残基のモル%(xモル%)の残余(100%-x%)である50モル%以上97.5モル%以下が、ケイ素原子を有しないジアミン残基であることが好ましい。
 また、前記一般式(1)で表される構造を有するポリイミドは、表面硬度が向上する点から、前記一般式(1)におけるRの総量及びRの総量の合計を100モル%としたときに、芳香族環を有するテトラカルボン酸残基及び芳香族環を有するジアミン残基の合計が50モル%以上であることが好ましく、60モル%以上であることがより好ましく、75モル%以上であることがより更に好ましい。
 また、前記一般式(1)で表される構造を有するポリイミドは、表面硬度と光透過性の点、及び屈曲耐性の点から、Rのテトラカルボン酸残基、及びRのケイ素原子を有しないジアミン残基の少なくとも1つが、芳香族環とフッ素原子とを含むことが好ましく、更に、Rのテトラカルボン酸残基、及びRのケイ素原子を有しないジアミン残基の両方が、芳香族環とフッ素原子とを含むことが好ましい。
 前記一般式(1)で表される構造を有するポリイミドは、表面硬度と光透過性の点、及び屈曲耐性の点から、前記一般式(1)におけるRの総量及びRの総量の合計を100モル%としたときに、芳香族環及びフッ素原子を有するテトラカルボン酸残基及び芳香族環及びフッ素原子を有するジアミン残基の合計が50モル%以上であることが好ましく、60モル%以上であることがより好ましく、75モル%以上であることがより更に好ましい。
 前記一般式(1)で表される構造を有するポリイミドのフッ素原子の含有割合は、ポリイミド表面をX線光電子分光法により測定したフッ素原子数(F)と炭素原子数(C)の比率(F/C)が、0.01以上であることが好ましく、更に0.05以上であることが好ましい。一方でフッ素原子の含有割合が高すぎるとポリイミド本来の耐熱性などが低下する恐れがあることから、前記フッ素原子数(F)と炭素原子数(C)の比率(F/C)が1以下であることが好ましく、更に0.8以下であることが好ましい。
 ここで、X線光電子分光法(XPS)の測定による上記比率は、X線光電子分光装置(例えば、Thermo Scientific社 Theta Probe)を用いて測定される各原子の原子%の値から求めることができる。
 また、前記一般式(1)で表される構造を有するポリイミドは、ポリイミドに含まれる炭素原子に結合する水素原子の50%以上が、芳香族環に直接結合する水素原子であるポリイミドであることが、光透過性を向上し、且つ、表面硬度を向上する点、及び屈曲耐性の点から好ましく用いられる。ポリイミドに含まれる炭素原子に結合する全水素原子(個数)中の、芳香族環に直接結合する水素原子(個数)の割合は、更に、60%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましい。
 ポリイミドに含まれる炭素原子に結合する水素原子の50%以上が、芳香族環に直接結合する水素原子であるポリイミドである場合には、大気中における加熱工程を経ても、例えば200℃以上で延伸を行っても、光学特性、特に全光線透過率や黄色度YI値の変化が少ない点、及び屈曲耐性の低下を抑制する点から好ましい。ポリイミドに含まれる炭素原子に結合する水素原子の50%以上が、芳香族環に直接結合する水素原子であるポリイミドである場合には、酸素との反応性が低いため、ポリイミドの化学構造が変化し難く、酸化によるポリイミドフィルムの劣化が抑制されることが推定される。ポリイミドフィルムはその高い耐熱性を利用し、加熱を伴う加工工程が必要なデバイスなどに用いられる場合が多いが、ポリイミドに含まれる炭素原子に結合する水素原子の50%以上が、芳香族環に直接結合する水素原子であるポリイミドである場合には、これら後工程を透明性維持のために不活性雰囲気下で実施する必要が生じないので、設備コストや雰囲気制御にかかる費用を抑制できるというメリットがある。
 ここで、ポリイミドに含まれる炭素原子に結合する全水素原子(個数)中の、芳香族環に直接結合する水素原子(個数)の割合は、ポリイミドの分解物を高速液体クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフ質量分析計及びNMRを用いて求めることができる。例えば、サンプルを、アルカリ水溶液、又は、超臨界メタノールにより分解し、得られた分解物を、高速液体クロマトグラフィーで分離し、当該分離した各ピークの定性分析をガスクロマトグラフ質量分析計及びNMR等を用いて行い、高速液体クロマトグラフィーを用いて定量することでポリイミドに含まれる全水素原子(個数)中の、芳香族環に直接結合する水素原子(個数)の割合を求めることができる。
 前記一般式(1)で表される構造において、nは繰り返し単位数を表し、1以上である。
 ポリイミドにおける繰り返し単位数nは、後述する好ましいガラス転移温度を示すように、構造に応じて適宜選択されれば良く、特に限定されない。
 平均繰り返し単位数は、通常10~2000であり、更に15~1000であることが好ましい。
 また、本開示に用いられるポリイミドは、本開示の効果が損なわれない限り、その一部に前記一般式(1)で表される構造とは異なる構造を有していても良い。本開示に用いられるポリイミドは、前記一般式(1)で表される構造が、ポリイミドの全繰り返し単位数の95%以上であることが好ましく、98%以上であることがより好ましく、100%であることがより更に好ましい。
 前記一般式(1)で表される構造とは異なる構造としては、例えば、芳香族環を有しない構造や、ポリアミド構造等が挙げられる。
 含んでいても良いポリアミド構造としては、例えば、トリメリット酸無水物のようなトリカルボン酸残基を含むポリアミドイミド構造や、テレフタル酸のようなジカルボン酸残基を含むポリアミド構造が挙げられる。
 ポリイミド中の各繰り返し単位の含有割合、各テトラカルボン酸残基や各ジアミン残基の含有割合(モル%)は、ポリイミド製造時には仕込みの分子量から求めることができる。また、ポリイミド中の各テトラカルボン酸残基や各ジアミン残基の含有割合(モル%)は、上記と同様に、アルカリ水溶液、又は、超臨界メタノールにより分解して得られたポリイミドの分解物について、高速液体クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフ質量分析計、NMR、元素分析、XPS/ESCA及びTOF-SIMSを用いて求めることができる。
2.添加剤
 本開示のポリイミドフィルムは、前記ポリイミドの他に、必要に応じて更に添加剤を含有していてもよい。前記添加剤としては、例えば、無機粒子、巻き取りを円滑にするためのシリカフィラーや、製膜性や脱泡性を向上させる界面活性剤等が挙げられる。
3.ポリイミドフィルムの特性
 本開示のポリイミドフィルムにおける、前記tanδ曲線、全光線透過率、黄色度及び湿度膨張係数については、前述したのでここでの記載を省略する。
 本開示のポリイミドフィルムは、高湿度環境下での屈曲耐性に優れる点から、下記静的屈曲試験方法に従って、静的屈曲試験を行った場合に、当該試験で測定される内角が120°以上であることが好ましく、125°以上であることがより好ましい。
[静的屈曲試験方法]
 15mm×40mmに切り出したポリイミドフィルムの試験片を、長辺の半分の位置で折り曲げ、当該試験片の長辺の両端部が厚み6mmの金属片(100mm×30mm×6mm)を上下面から挟むようにして配置し、当該試験片の両端部と金属片との上下面での重なりしろが各々10mmずつになるようにテープで固定した状態で、上下からガラス板(100mm×100mm×0.7mm)で挟み、当該試験片を内径6mmで屈曲した状態で固定する。その際に、金属片とガラス板の間で当該試験片がない部分には、ダミーの試験片を挟み込み、ガラス板が平行になるようにテープで固定する。このようにして屈曲した状態で固定した当該試験片を、60℃、90%相対湿度(RH)の環境下で24時間静置した後、ガラス板と固定用のテープを外し、当該試験片にかかる力を解放する。その後、当該試験片の一方の端部を固定し、試験片にかかる力を解放してから30分後の試験片の内角を測定する。
 また、本開示のポリイミドフィルムは、屈曲耐性により優れる点から、前記静的屈曲試験方法において、60℃、90%相対湿度(RH)の環境下に代えて、70℃、20%相対湿度(RH)以下の環境下とした以外は、前記静的屈曲試験方法と同様とした静的屈曲試験を行った場合に、当該試験で測定される内角が120°以上であることが好ましい。
 また、本開示のポリイミドフィルムは、高湿度環境下での屈曲耐性の点から、60℃、90%相対湿度(RH)の環境下で行う静的屈曲試験で測定される内角と、70℃、20%相対湿度(RH)以下の環境下で行う静的屈曲試験で測定される内角との差の絶対値が、10°以下であることが好ましく、7°以下であることがより好ましく、5°以下であることがより更に好ましい。
 また、本開示のポリイミドフィルムは、15mm×40mmの試験片をJIS K7127に準拠し、引張り速度を8mm/分、チャック間距離を20mmとして測定する25℃における引張弾性率が、表面硬度の点から1.8GPa以上であることが好ましく、屈曲耐性の点から5.0GPa以下であってよい。屈曲耐性及び表面硬度の点から、更に、2.0GPa以上4.0GPa以下であることが好ましく、より更に、2.0GPa以上3.5GPa以下であることが好ましい。
 前記引張弾性率は、引張り試験機(例えば島津製作所製:オートグラフAG-X 1N、ロードセル:SBL-1KN)を用い、幅15mm×長さ40mmの試験片をポリイミドフィルムから切り出して、25℃で、引張り速度8mm/分、チャック間距離は20mmとして測定することができる。前記引張弾性率を求める際のポリイミドフィルムは厚みが55μm±5μmであることが好ましい。
 また、本開示のポリイミドフィルムは、光学的歪みが低減する点から、前記波長590nmにおける厚み方向の複屈折率は0.040以下であることが好ましく、0.020以下であることが好ましく、0.015以下であることが好ましく、更に0.010以下であることが好ましく、より更に0.008未満であることが好ましい。本開示のポリイミドフィルムの光学的歪みが低減したものであると、本開示のポリイミドフィルムをディスプレイ用表面材として用いた場合に、ディスプレイの表示品質の低下を抑制することができる。また、波長590nmにおける厚み方向の複屈折率が0.040超過のフィルムをディスプレイ表面に設置して、偏光サングラスをかけてディスプレイを見た場合、虹ムラが発生し、視認性が低下する場合がある。一方、ディスプレイ表面に設置したフィルムの前記厚み方向の複屈折率が0.040以下であれば、偏光サングラスをかけてディスプレイを見た時の虹ムラの発生が抑制される。さらに、ディスプレイ表面に設置したフィルムの前記厚み方向の複屈折率が0.020以下であれば、ディスプレイを斜めから見たときの色再現性が向上する。
 なお、本開示のポリイミドフィルムの前記波長590nmにおける厚み方向の複屈折率は、以下のように求めることができる。
 まず、位相差測定装置(例えば、王子計測機器株式会社製、製品名「KOBRA-WR」)を用いて、25℃、波長590nmの光で、ポリイミドフィルムの厚み方向位相差値(Rth)を測定する。厚み方向位相差値(Rth)は、0度入射の位相差値と、斜め40度入射の位相差値を測定し、これらの位相差値から厚み方向位相差値Rthを算出する。前記斜め40度入射の位相差値は、位相差フィルムの法線から40度傾けた方向から、波長590nmの光を位相差フィルムに入射させて測定する。
 ポリイミドフィルムの厚み方向の複屈折率は、式:Rth/dに代入して求めることができる。前記dは、ポリイミドフィルムの膜厚(nm)を表す。
 なお、厚み方向位相差値は、フィルムの面内方向における遅相軸方向(フィルム面内方向における屈折率が最大となる方向)の屈折率をnx、フィルム面内における進相軸方向(フィルム面内方向における屈折率が最小となる方向)の屈折率をny、及びフィルムの厚み方向の屈折率をnzとしたときに、Rth[nm]={(nx+ny)/2-nz}×dと表すことができる。
 本開示のポリイミドフィルムにおいて、鉛筆硬度は6B以上であってもよいが、表面硬度の点からは、2B以上であることが好ましく、B以上であることがより好ましく、HB以上であることがより更に好ましい。
 前記ポリイミドフィルムの鉛筆硬度は、測定サンプルを温度25℃、相対湿度60%の条件で2時間調湿した後、JIS-S-6006が規定する試験用鉛筆を用いて、JIS K5600-5-4(1999)に規定する鉛筆硬度試験(0.98N荷重)をフィルム表面に行い、傷がつかない最も高い鉛筆硬度を評価することにより行うことができる。試験機としては、例えば東洋精機(株)製 鉛筆引っかき塗膜硬さ試験機を用いることができる。
 本開示のポリイミドフィルムのヘイズ値は、光透過性の点から、2.0以下であることが好ましく、1.5以下であることが更に好ましく、1.0以下であることがより更に好ましい。当該ヘイズ値は、ポリイミドフィルムの厚みが5μm以上100μm以下において達成できることが好ましい。
 前記ヘイズ値は、JIS K-7105に準拠した方法で測定することができ、例えば村上色彩技術研究所製のヘイズメーターHM150により測定することができる。
4.ポリイミドフィルムの構成
 本開示のポリイミドフィルムの厚さは、用途により適宜選択されれば良いが、強度の点から、1μm以上であることが好ましく、更に5μm以上であることが好ましく、より更に10μm以上であることが好ましい。一方、屈曲耐性の点から、ポリイミドフィルムの厚さは、200μm以下であることが好ましく、更に150μm以下であることが好ましく、より更に100μm以下であることが好ましい。
 また、本開示のポリイミドフィルムには、例えば、けん化処理、グロー放電処理、コロナ放電処理、紫外線処理、火炎処理等の表面処理が施されていてもよい。
5.ポリイミドフィルムの製造方法
 本開示のポリイミドフィルムの製造方法としては、例えば、第1の製造方法として、
 芳香族環を含み、且つ、(i)フッ素原子、及び(ii)芳香族環同士をスルホニル基又はフッ素で置換されていても良いアルキレン基で連結した構造、からなる群から選択される少なくとも1つを含む、下記一般式(1’)で表される構造を有するポリイミド前駆体と、有機溶剤とを含むポリイミド前駆体樹脂組成物を調製する工程(以下、ポリイミド前駆体樹脂組成物調製工程という)と、
 前記ポリイミド前駆体樹脂組成物を支持体に塗布して、ポリイミド前駆体樹脂塗膜を形成する工程(以下、ポリイミド前駆体樹脂塗膜形成工程という)と、
 加熱をすることにより、前記ポリイミド前駆体をイミド化する工程(以下、イミド化工程という)と、を含むポリイミドフィルムの製造方法が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009

(一般式(1’)において、R、R及びnは、前記一般式(1)と同様である。)
 前記第1の製造方法においては、更に、前記ポリイミド前駆体樹脂塗膜、及び、前記ポリイミド前駆体樹脂塗膜をイミド化したイミド化後塗膜の少なくとも一方を延伸する工程(以下、延伸工程という)を有していてもよい。
 以下、各工程について詳細に説明する。
(1)ポリイミド前駆体樹脂組成物調製工程
 前記第1の製造方法において調製するポリイミド前駆体樹脂組成物は、芳香族環を含み、且つ、(i)フッ素原子、及び(ii)芳香族環同士をスルホニル基又はフッ素で置換されていても良いアルキレン基で連結した構造、からなる群から選択される少なくとも1つを含む、下記一般式(1’)で表される構造を有するポリイミド前駆体と、有機溶剤とを含有し、必要に応じて添加剤等を含有していてもよい。
<ポリイミド前駆体>
 本開示のポリイミドフィルム乃至ポリイミドを製造するのに適した、本開示のポリイミド前駆体は、芳香族環を含み、且つ、(i)フッ素原子、及び(ii)芳香族環同士をスルホニル基又はフッ素で置換されていても良いアルキレン基で連結した構造、からなる群から選択される少なくとも1つを含む、下記一般式(1’)で表される構造を有するポリイミド前駆体である。
 前記一般式(1’)で表される構造を有するポリイミド前駆体は、前記一般式(1’)のRにおけるテトラカルボン酸残基となるテトラカルボン酸成分と、前記一般式(1’)のRにおけるジアミン残基となるジアミン成分との重合によって得られるポリアミド酸である。
 ここで、前記一般式(1’)のR、R及びnは、前記ポリイミドにおいて説明した前記一般式(1)のR、R及びnと同様のものを用いることができる。
 前記ポリイミド前駆体は、フィルムとした際の強度及び屈曲耐性の点から、数平均分子量が10000以上であることが好ましく、20000以上であることがより好ましく、30000以上であることがより更に好ましく、50000以上であることが特に好ましい。一方、数平均分子量が大きすぎると、高粘度となり、ろ過などの作業性が低下の恐れがある点から、10000000以下であることが好ましく、更に500000以下であることが好ましい。
 ポリイミド前駆体の数平均分子量は、NMR(例えば、BRUKER製、AVANCEIII)により求めることができる。例えば、ポリイミド前駆体溶液をガラス板に塗布して100℃で5分乾燥後、固形分10mgをジメチルスルホキシド-d6溶媒7.5mLに溶解し、NMR測定を行い、芳香族環に結合している水素原子のピーク強度比から数平均分子量を算出することができる。
 また、前記ポリイミド前駆体は、フィルムとした際の強度及び屈曲耐性の点から、重量平均分子量が、20000以上であることが好ましく、30000以上であることがより好ましく、40000以上であることがより更に好ましく、80000以上であることが特に好ましいい。一方、重量平均分子量が大きすぎると、高粘度となり、ろ過などの作業性が低下の恐れがある点から、10000000以下であることが好ましく、更に500000以下であることが好ましい。
 ポリイミド前駆体の重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって測定できる。具体的には、ポリイミド前駆体を0.5重量%の濃度のN-メチルピロリドン(NMP)溶液とし、展開溶媒は、含水量500ppm以下の10mmol%LiBr-NMP溶液を用い、東ソー製GPC装置(HLC-8120、使用カラム:SHODEX製GPC LF-804)を用い、サンプル打ち込み量50μL、溶媒流量0.5mL/分、40℃の条件で測定を行う。重量平均分子量は、サンプルと同濃度のポリスチレン標準サンプルを基準に求める。
 前記ポリイミド前駆体溶液は、上述のテトラカルボン酸二無水物と、上述のジアミンとを、溶剤中で反応させて得られる。ポリイミド前駆体(ポリアミド酸)の合成に用いる溶剤としては、上述のテトラカルボン酸二無水物及びジアミンを溶解可能であれば特に制限はなく、例えば非プロトン性極性溶剤または水溶性アルコール系溶剤等を用い得る。本開示においては、中でも、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルアミド、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン等の窒素原子を含む有機溶剤;γ-ブチロラクトン等を用いることが好ましい。中でも、前記ポリイミド前駆体溶液(ポリアミド酸溶液)をそのままポリイミド前駆体樹脂組成物の調製に用いる場合は、窒素原子を含む有機溶剤を用いることが好ましく、中でも、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドンもしくはこれらの組み合わせを用いることが好ましい。なお、有機溶剤とは、炭素原子を含む溶剤である。
 また、前記ポリイミド前駆体溶液が2種以上のジアミンを組み合わせて調製される場合は、2種以上のジアミンの混合溶液に酸二無水物を添加し、ポリアミド酸を合成してもよいし、2種以上のジアミン成分を適切なモル比で段階を踏んで反応液に添加し、ある程度、各原料が高分子鎖へ組み込まれるシーケンスをコントロールしてもよい。
 たとえば、主鎖にケイ素原子を有するジアミンが溶解された反応液に、主鎖にケイ素原子を有するジアミンの0.5等量のモル比の酸二無水物を投入し反応させることで、酸二無水物の両端に主鎖にケイ素原子を有するジアミンが反応したアミド酸を合成し、そこへ、残りのジアミンを全部、又は一部投入し、酸二無水物を加えてポリアミド酸を重合しても良い。この方法で重合すると、主鎖にケイ素原子を有するジアミンが1つの酸二無水物を介して、連結した形でポリアミド酸の中に導入される。
 このような方法でポリアミド酸を重合することは、主鎖にケイ素原子を有するアミド酸の位置関係がある程度特定され、表面硬度を維持しつつ屈曲耐性の優れた膜を得易い点から好ましい。
 前記ポリイミド前駆体溶液(ポリアミド酸溶液)中のジアミンのモル数をX、テトラカルボン酸二無水物のモル数をYとしたとき、Y/Xを0.9以上1.1以下とすることが好ましく、0.95以上1.05以下とすることがより好ましく、0.97以上1.03以下とすることがさらに好ましく、0.99以上1.01以下とすることが特に好ましい。このような範囲とすることにより得られるポリアミド酸の分子量(重合度)を適度に調整することができる。
 重合反応の手順は、公知の方法を適宜選択して用いることができ、特に限定されない。
 また、合成反応により得られたポリイミド前駆体溶液をそのまま用い、そこに必要に応じて他の成分を混合しても良いし、ポリイミド前駆体溶液の溶剤を乾燥させ、別の溶剤に溶解して用いても良い。
 前記ポリイミド前駆体溶液の25℃での粘度は、均一な塗膜及びポリイミドフィルムを形成する点から、500cps以上200000cps以下であることが好ましい。
 ポリイミド前駆体溶液の粘度は、粘度計(例えば、TVE-22HT、東機産業株式会社)を用いて、25℃で測定することができる。
<ポリイミド前駆体樹脂組成物>
 前記ポリイミド前駆体樹脂組成物としては、前記ポリイミド前駆体溶液を用いてもよいし、必要に応じて添加剤を含有していてもよい。前記添加剤としては、例えば、無機粒子、巻き取りを円滑にするためのシリカフィラーや、製膜性や脱泡性を向上させる界面活性剤等が挙げられ、前述のポリイミドフィルムにおいて説明したものと同様のものを用いることができる。
 前記ポリイミド前駆体樹脂組成物に用いられる有機溶剤は、前記ポリイミド前駆体が溶解可能であれば特に制限はない。例えば、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルアミド、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン等の窒素原子を含む有機溶剤;γ-ブチロラクトン等を用いることができるが、中でも、前述した理由により窒素原子を含む有機溶剤を用いることが好ましい。
 前記ポリイミド前駆体樹脂組成物中の前記ポリイミド前駆体の含有量は、均一な塗膜及びハンドリング可能な強度を有するポリイミドフィルムを形成する点から、樹脂組成物の固形分中に50質量%以上であることが好ましく、更に60質量%以上であることが好ましく、上限は含有成分により適宜調整されればよい。
 前記ポリイミド前駆体樹脂組成物中の有機溶剤は、均一な塗膜及びポリイミドフィルムを形成する点から、樹脂組成物中に40質量%以上であることが好ましく、更に50質量%以上であることが好ましく、また99質量%以下であることが好ましい。
 また、前記ポリイミド前駆体樹脂組成物は、含有水分量が1000ppm以下であることが、ポリイミド前駆体樹脂組成物の保存安定性が良好になり、生産性を向上することができる点から好ましい。ポリイミド前駆体樹脂組成物中に水分を多く含むと、ポリイミド前駆体が分解しやすくなる恐れがある。
 なお、ポリイミド前駆体樹脂組成物の含有水分量は、カールフィッシャー水分計(例えば、三菱化学株式会社製、微量水分測定装置CA-200型)を用いて求めることができる。
 前述のように含有水分量1000ppm以下とするには、使用する有機溶剤を脱水したり、水分量が管理されたものを用いた上で、湿度5%以下の環境下で取り扱うことが好ましい。
 前記ポリイミド前駆体樹脂組成物の25℃での粘度は、均一な塗膜及びポリイミドフィルムを形成する点から、500cps以上200000cps以下であることが好ましい。
 ポリイミド前駆体樹脂組成物の粘度は、粘度計(例えば、TVE-22HT、東機産業株式会社)を用いて、25℃で、サンプル量0.8mLとして測定することができる。
(2)ポリイミド前駆体樹脂塗膜形成工程
 前記ポリイミド前駆体樹脂組成物を支持体に塗布して、ポリイミド前駆体樹脂塗膜を形成する工程において、用いられる支持体としては、表面が平滑で耐熱性および耐溶剤性のある材料であれば特に制限はない。例えばガラス板などの無機材料、表面を鏡面処理した金属板等が挙げられる。また支持体の形状は塗布方式によって選択され、例えば板状であってもよく、またドラム状やベルト状、ロールに巻き取り可能なシート状等であってもよい。
 前記塗布手段は目的とする膜厚で塗布可能な方法であれば特に制限はなく、例えばダイコータ、コンマコータ、ロールコータ、グラビアコータ、カーテンコータ、スプレーコータ、リップコータ等の公知のものを用いることができる。
 塗布は、枚葉式の塗布装置により行ってもよく、ロールtoロール方式の塗布装置により行ってもよい。
 ポリイミド前駆体樹脂組成物を支持体に塗布した後は、塗膜がタックフリーとなるまで、150℃以下の温度、好ましくは30℃以上120℃以下で前記塗膜中の溶剤を乾燥する。溶剤の乾燥温度を150℃以下とすることにより、ポリアミド酸のイミド化を抑制することができる。
 乾燥時間は、ポリイミド前駆体樹脂塗膜の膜厚や、溶剤の種類、乾燥温度等に応じて適宜調整されれば良いが、通常30秒~240分、好ましくは1分~180分、より好ましくは90秒~120分とすることが好ましい。上限値を超える場合には、ポリイミドフィルムの作製効率の面から好ましくない。一方、下限値を下回る場合には、急激な溶剤の乾燥によって、得られるポリイミドフィルムの外観等に影響を与える恐れがある。
 溶剤の乾燥方法は、上記温度で溶剤の乾燥が可能であれば特に制限はなく、例えばオーブンや、乾燥炉、ホットプレート、赤外線加熱等を用いることが可能である。
 光学特性の高度な管理が必要な場合、溶剤の乾燥時の雰囲気は、不活性ガス雰囲気下であることが好ましい。不活性ガス雰囲気下としては、窒素雰囲気下であることが好ましく、酸素濃度が500ppm以下であることが好ましく、100ppm以下であることがより好ましく、50ppm以下であることが最も好ましい。大気下で熱処理を行うと、フィルムが酸化され、着色したり、性能が低下する可能性がある。
(3)イミド化工程
 前記第1の製造方法においては、加熱をすることにより、前記ポリイミド前駆体をイミド化する。
 当該製造方法において、延伸工程を有する場合、イミド化工程は、延伸工程前の前記ポリイミド前駆体樹脂塗膜中のポリイミド前駆体に対して行っても良いし、延伸工程後の前記ポリイミド前駆体樹脂塗膜中のポリイミド前駆体に対して行っても良いし、延伸工程前の前記ポリイミド前駆体樹脂塗膜中のポリイミド前駆体及び延伸工程後の膜中に存在するポリイミド前駆体の両方に対して行っても良い。
 イミド化の温度は、ポリイミド前駆体の構造に合わせて適宜選択されれば良い。
 通常、昇温開始温度を30℃以上とすることが好ましく、100℃以上とすることがより好ましい。一方、昇温終了温度は250℃以上とすることが好ましい。
 昇温速度は、得られるポリイミドフィルムの膜厚によって適宜選択することが好ましく、ポリイミドフィルムの膜厚が厚い場合には、昇温速度を遅くすることが好ましい。
 ポリイミドフィルムの製造効率の点から、5℃/分以上とすることが好ましく、10℃/分以上とすることが更に好ましい。一方、昇温速度の上限は、通常50℃/分とされ、好ましくは40℃/分以下、さらに好ましくは30℃/分以下である。上記昇温速度とすることが、フィルムの外観不良や強度低下の抑制、イミド化反応に伴う白化をコントロールでき、光透過性が向上する点から好ましい。
 昇温は、連続的でも段階的でもよいが、連続的とすることが、フィルムの外観不良や強度低下の抑制、イミド化反応に伴う白化のコントロールの面から好ましい。また、上述の全温度範囲において、昇温速度を一定としてもよく、また途中で変化させてもよい。
 イミド化の昇温時の雰囲気は、不活性ガス雰囲気下であることが好ましい。不活性ガス雰囲気下としては、窒素雰囲気下であることが好ましく、酸素濃度が500ppm以下であることが好ましく、200ppm以下であることがより好ましく、100ppm以下であることがさらに好ましい。大気下で熱処理を行うと、フィルムが酸化され、着色したり、性能が低下する可能性がある。
 ただし、ポリイミドに含まれる炭素原子に結合する水素原子の50%以上が、芳香族環に直接結合する水素原子である場合は、光学特性に対する酸素の影響が少なく、不活性ガス雰囲気を用いなくても光透過性の高いポリイミドが得られる。
 イミド化のための加熱方法は、上記温度で昇温が可能であれば特に制限はなく、例えばオーブンや、加熱炉、赤外線加熱、電磁誘導加熱等を用いることが可能である。
 中でも、延伸工程前に、ポリイミド前駆体のイミド化率を50%以上とすることがより好ましい。延伸工程前にイミド化率を50%以上とすることにより、当該工程後に延伸を行い、その後さらに高い温度で一定時間加熱を行い、イミド化を行った場合であっても、フィルムの外観不良や白化が抑制される。中でもポリイミドフィルムの表面硬度が向上する点から、延伸工程前に、当該イミド化工程において、イミド化率を80%以上とすることが好ましく、90%以上、さらには100%まで反応を進行させることが好ましい。イミド化後に延伸することにより、剛直な高分子鎖が配向しやすいことから表面硬度が向上すると推定される。
 なお、イミド化率の測定は、赤外測定(IR)によるスペクトルの分析等により行うことができる。
 最終的なポリイミドフィルムを得るには、イミド化を90%以上、さらには95%以上、さらには100%まで反応を進行させることが好ましい。
 イミド化を90%以上、さらには100%まで反応を進行させるには、昇温終了温度で一定時間保持することが好ましく、当該保持時間は、通常1分~180分、更に、5分~150分とすることが好ましい。
(4)延伸工程
 前記第1の製造方法は、前記ポリイミド前駆体樹脂塗膜、及び、前記ポリイミド前駆体樹脂塗膜をイミド化したイミド化後塗膜の少なくとも一方を延伸する延伸工程を有していてもよい。当該延伸工程を有する場合は、中でも、イミド化後塗膜を延伸する工程を含むことが、ポリイミドフィルムの表面硬度が向上する点から好ましい。
 前記第1の製造方法では、延伸を実施する前の初期の寸法を100%とした時に101%以上10000%以下延伸する工程を、80℃以上で加熱しながら行うことが好ましい。
 延伸時の加熱温度は、ポリイミド乃至ポリイミド前駆体のガラス転移温度±50℃の範囲内であることが好ましく、ガラス転移温度±40℃の範囲内であることが好ましい。延伸温度が低すぎるとフィルムが変形せず充分に配向を誘起できない恐れがある。一方で、延伸温度が高すぎると延伸によって得られた配向が温度で緩和し、充分な配向が得られない恐れがある。
 延伸工程は、イミド化工程と同時に行っても良い。イミド化率80%以上、更に90%以上、より更に95%以上、特に実質的に100%イミド化を行った後のイミド化後塗膜を延伸することが、ポリイミドフィルムの表面硬度を向上する点から好ましい。
 ポリイミドフィルムの延伸倍率は、好ましくは101%以上10000%以下であり、さらに好ましくは101%以上500%以下である。上記範囲で延伸を行うことにより、得られるポリイミドフィルムの表面硬度をより向上することができる。
 延伸時におけるポリイミドフィルムの固定方法は、特に制限はなく、延伸装置の種類等に合わせて選択される。また、延伸方法は特に制限はなく、例えばテンター等の搬送装置を有する延伸装置を用い、加熱炉を通しながら延伸することが可能である。ポリイミドフィルムは、一方向のみに延伸(縦延伸または横延伸)してもよく、また同時2軸延伸、もしくは逐次2軸延伸、斜め延伸等によって、二方向に延伸処理を行ってもよい。
 前記第1の製造方法は、ポリイミドフィルムの複屈折率を低減しやすい点から好ましい。前記第1の製造方法によれば、波長590nmにおける厚み方向の複屈折率が0.020以下、更に0.010以下であるポリイミドフィルムを好適に形成可能である。
 また、本開示のポリイミドフィルムの製造方法としては、第2の製造方法として、
 芳香族環を含み、且つ、(i)フッ素原子、及び(ii)芳香族環同士をスルホニル基又はフッ素で置換されていても良いアルキレン基で連結した構造、からなる群から選択される少なくとも1つを含む、前記一般式(1)で表される構造を有するポリイミドと、有機溶剤とを含むポリイミド樹脂組成物を調製する工程(以下、ポリイミド樹脂組成物調製工程という)と、
 前記ポリイミド樹脂組成物を支持体に塗布して、溶剤を乾燥させてポリイミド樹脂塗膜を形成する工程(以下、ポリイミド樹脂塗膜形成工程という)と、を含むポリイミドフィルムの製造方法が挙げられる。
 芳香族環を含み、且つ、(i)フッ素原子、及び(ii)芳香族環同士をスルホニル基又はフッ素で置換されていても良いアルキレン基で連結した構造、からなる群から選択される少なくとも1つを含む、前記一般式(1)で表される構造を有するポリイミドが有機溶剤に良好に溶解する場合には、ポリイミド前駆体樹脂組成物ではなく、前記ポリイミドを有機溶剤に溶解させ、必要に応じて添加剤を含有させたポリイミド樹脂組成物も好適に用いることができる。
 芳香族環を含み、且つ、(i)フッ素原子、及び(ii)芳香族環同士をスルホニル基又はフッ素で置換されていても良いアルキレン基で連結した構造、からなる群から選択される少なくとも1つを含む、前記一般式(1)で表される構造を有するポリイミドが25℃で有機溶剤に5質量%以上溶解するような溶剤溶解性を有する場合には、当該製造方法を好適に用いることができる。
 ポリイミド樹脂組成物調製工程において、前記ポリイミドは、前記ポリイミドフィルムにおいて説明したのと同様のポリイミドの中から、前述した溶剤溶解性を有するポリイミドを選択して用いることができる。イミド化する方法としては、前記ポリイミド前駆体の脱水閉環反応について、加熱脱水の代わりに、化学イミド化剤を用いて行う化学イミド化を用いることが好ましい。化学イミド化を行う場合は、脱水触媒としてピリジンやβ―ピコリン酸等のアミン、ジシクロヘキシルカルボジイミドなどのカルボジイミド、無水酢酸等の酸無水物等、公知の化合物を用いても良い。酸無水物としては無水酢酸に限らず、プロピオン酸無水物、n-酪酸無水物、安息香酸無水物、トリフルオロ酢酸無水物等が挙げられるが特に限定されない。また、その際にピリジンやβ―ピコリン酸等の3級アミンを併用してもよい。ただし、これらアミン類は、フィルム中に残存すると光学特性、特に黄色度(YI値)を低下させるため、前駆体からポリイミドへと反応させた反応液をそのままキャストして製膜するのではなく、再沈殿などにより精製し、ポリイミド以外の成分をそれぞれ、ポリイミド全重量の100ppm以下まで除去してから製膜することが好ましい。
 ポリイミド樹脂組成物調製工程において、ポリイミド前駆体の化学イミド化を行う反応液に用いられる有機溶剤としては、例えば、前記第1の製造方法における前記ポリイミド前駆体樹脂組成物調製工程において説明したものと同様のものを用いることができる。ポリイミド樹脂組成物調製工程において、反応液から精製したポリイミドを再溶解させる際に用いられる有機溶剤としては、例えば、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エチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ-ノルマル-ブチルエーテル、エチ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メチルエーテルアセテート、オルト-ジクロルベンゼン、キシレン、クレゾール、クロルベンゼン、酢酸イソブチル、酢酸イソペンチル、酢酸ノルマル-ブチル、酢酸ノルマル-プロピル、酢酸ノルマル-ペンチル、シクロヘキサノール、シクロヘキサノン、1.4-ジオキサン、テトラクロルエチレン、トルエン、メチルイソブチルケトン、メチルシクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノン、メチル-ノルマル-ブチルケトン、ジクロロメタン、ジクロロエタン及びこれらの混合溶剤等が挙げられ、中でも、ジクロロメタン、酢酸ノルマル-ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート及びこれらの混合溶剤からなる群から選ばれる少なくとも1種を好ましく用いることができる。
 前記ポリイミド樹脂組成物は、必要に応じて添加剤を含有していてもよい。前記添加剤としては、前記第1の製造方法における前記ポリイミド前駆体樹脂組成物調製工程において説明したものと同様のものを用いることができる。
 また、前記第2の製造方法において、前記ポリイミド樹脂組成物の含有水分量1000ppm以下とする方法としては、前記第1の製造方法における前記ポリイミド前駆体樹脂組成物調製工程において説明した方法と同様の方法を用いることができる。
 また、前記第2の製造方法におけるポリイミド樹脂塗膜形成工程において、支持体や、塗布方法は、前記第1の製造方法のポリイミド前駆体樹脂塗膜形成工程において説明したものと同様のものを用いることができる。
 前記第2の製造方法におけるポリイミド樹脂塗膜形成工程において、乾燥温度としては、常圧下では80℃以上150℃以下とすることが好ましい。減圧下では10℃以上100℃以下の範囲とすることが好ましい。
 また、前記第2の製造方法は、前記ポリイミド樹脂塗膜形成工程の後、ポリイミド樹脂塗膜を延伸する延伸工程を有していてもよい。当該延伸工程は、前記第1の製造方法における延伸工程と同様にすることができる。
 前記第2の製造方法は、ポリイミドフィルムの黄色度(YI値)を低減しやすい点から好ましい。前記第2の製造方法によれば、JIS K7373-2006に準拠して算出される黄色度を、膜厚(μm)で除した値が、0.04以下であるポリイミドフィルムを好適に形成可能である。
6.ポリイミドフィルムの用途
 本開示のポリイミドフィルムの用途は特に限定されるものではなく、従来薄い板ガラス等ガラス製品が用いられていた基材や表面材等の部材として用いることができる。本開示のポリイミドフィルムは、透明性及び屈曲耐性に優れるため、中でも、ディスプレイ用表面材として好適に用いることができ、特に、フレキシブルディスプレイ用の表面材として好適に用いることができ、折り畳み可能なディスプレイ用の表面材としても好適に用いることができる。
 また、本開示のポリイミドフィルムは、具体的には例えば、薄くて曲げられるフレキシブルタイプの有機ELディスプレイや、スマートフォンや腕時計型端末などの携帯端末、自動車内部の表示装置、腕時計などに使用するフレキシブルパネル等に好適に用いることができる。また、本開示のポリイミドフィルムは、液晶表示装置、有機EL表示装置等の画像表示装置用部材や、タッチパネル用部材、フレキシブルプリント基板、表面保護膜や基板材料等の太陽電池パネル用部材、光導波路用部材、その他半導体関連部材等に適用することもできる。
II.積層体
 本開示の積層体は、前述した本開示のポリイミドフィルムと、ラジカル重合性化合物及びカチオン重合性化合物の少なくとも1種の重合物を含有するハードコート層とを有する積層体である。
 本開示の積層体は、前述した本開示のポリイミドフィルムを用いたものであるため、透明性に優れ、高湿度下での屈曲耐性が向上したものであり、更にハードコート層を有するため、表面硬度がより向上したものである。
1.ポリイミドフィルム
 本開示の積層体に用いられるポリイミドフィルムとしては、前述した本開示のポリイミドフィルムを用いることができるので、ここでの説明を省略する。
2.ハードコート層
 本開示の積層体に用いられるハードコート層は、ラジカル重合性化合物及びカチオン重合性化合物の少なくとも1種の重合物を含有する。
(1)ラジカル重合性化合物
 ラジカル重合性化合物とは、ラジカル重合性基を有する化合物である。前記ラジカル重合性化合物が有するラジカル重合性基としては、ラジカル重合反応を生じ得る官能基であればよく、特に限定されないが、例えば、炭素-炭素不飽和二重結合を含む基などが挙げられ、具体的には、ビニル基、(メタ)アクリロイル基などが挙げられる。なお、前記ラジカル重合性化合物が2個以上のラジカル重合性基を有する場合、これらのラジカル重合性基はそれぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。
 前記ラジカル重合性化合物が1分子中に有するラジカル重合性基の数は、ハードコート層の硬度を向上する点から、2つ以上であることが好ましく、更に3つ以上であることが好ましい。
 前記ラジカル重合性化合物としては、反応性の高さの点から、中でも(メタ)アクリロイル基を有する化合物が好ましく、1分子中に2~6個の(メタ)アクリロイル基を有する多官能アクリレートモノマーと称される化合物やウレタン(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレートと称される分子内に数個の(メタ)アクリロイル基を有する分子量が数百から数千のオリゴマーを好ましく使用できる。
 なお、本明細書において、(メタ)アクリロイルとは、アクリロイル及びメタクリロイルの各々を表し、(メタ)アクリレートとは、アクリレート及びメタクリレートの各々を表す。
 前記ラジカル重合性化合物としては、具体的には、例えば、ジビニルベンゼンなどのビニル化合物;エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAエポキシジ(メタ)アクリレート、9,9-ビス[4-(2-(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、アルキレンオキサイド変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート(例えば、エトキシ化(エチレンオキサイド変性)ビスフェノールAジ(メタ)アクリレートなど)、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等のポリオールポリアクリレート類、ビスフェノールAジグリシジルエーテルのジアクリレート、ヘキサンジオールジグリシジルエーテルのジアクリレート等のエポキシアクリレート類、ポリイソシナネートとヒドロキシエチルアクリレート等の水酸基含有アクリレートの反応によって得られるウレタンアクリレート等を挙げることができる。
(2)カチオン重合性化合物
 カチオン重合性化合物とは、カチオン重合性基を有する化合物である。前記カチオン重合性化合物が有するカチオン重合性基としては、カチオン重合反応を生じ得る官能基であればよく、特に限定されないが、例えば、エポキシ基、オキセタニル基、ビニルエーテル基などが挙げられる。なお、前記カチオン重合性化合物が2個以上のカチオン重合性基を有する場合、これらのカチオン重合性基はそれぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。
 前記カチオン重合性化合物が1分子中に有するカチオン重合性基の数は、ハードコート層の硬度を向上する点から、2つ以上であることが好ましく、更に3つ以上であることが好ましい。
 また、前記カチオン重合性化合物としては、中でも、カチオン重合性基としてエポキシ基及びオキセタニル基の少なくとも1種を有する化合物が好ましく、ハードコート層の密着性の点及び光透過性と表面硬度の点から、エポキシ基及びオキセタニル基の少なくとも1種を1分子中に2つ以上有する化合物がより好ましい。エポキシ基、オキセタニル基等の環状エーテル基は、重合反応に伴う収縮が小さいという点から好ましい。また、環状エーテル基のうちエポキシ基を有する化合物は多様な構造の化合物が入手し易く、得られたハードコート層の耐久性に悪影響を与えず、ラジカル重合性化合物との相溶性もコントロールし易いという利点がある。また、環状エーテル基のうちオキセタニル基は、エポキシ基と比較して重合度が高い、低毒性であり、得られたハードコート層をエポキシ基を有する化合物と組み合わせた際に塗膜中でのカチオン重合性化合物から得られるネットワーク形成速度を早め、ラジカル重合性化合物と混在する領域でも未反応のモノマーを膜中に残さずに独立したネットワークを形成する等の利点がある。
 エポキシ基を有するカチオン重合性化合物としては、例えば、脂環族環を有する多価アルコールのポリグリシジルエーテル又は、シクロヘキセン環、シクロペンテン環含有化合物を、過酸化水素、過酸等の適当な酸化剤でエポキシ化する事によって得られる脂環族エポキシ樹脂;脂肪族多価アルコール、又はそのアルキレンオキサイド付加物のポリグリシジルエーテル、脂肪族長鎖多塩基酸のポリグリシジルエステル、グリシジル(メタ)アクリレートのホモポリマー、コポリマーなどの脂肪族エポキシ樹脂;ビスフェノールA、ビスフェノールFや水添ビスフェノールA等のビスフェノール類、又はそれらのアルキレンオキサイド付加体、カプロラクトン付加体等の誘導体と、エピクロルヒドリンとの反応によって製造されるグリシジルエーテル、及びノボラックエポキシ樹脂等でありビスフェノール類から誘導されるグリシジルエーテル型エポキシ樹脂等が挙げられる。
 上記脂環族エポキシ樹脂としては、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(UVR-6105、UVR-6107、UVR-6110)、ビス-3,4-エポキシシクロヘキシルメチルアディペート(UVR-6128)(以上、カッコ内は商品名で、ダウ・ケミカル製である。)が挙げられる。
 また、上記グリシジルエーテル型エポキシ樹脂としては、ソルビトールポリグリシジルエーテル(デナコールEX-611、デナコールEX-612、デナコールEX-614、デナコールEX-614B、デナコールEX-622)、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル(デナコールEX-512、デナコールEX-521)、ペンタエリスリトルポリグリシジルエーテル(デナコールEX-411)、ジグリセロールポリグリシジルエーテル(デナコールEX-421)、グリセロールポリグリシジルエーテル(デナコールEX-313、デナコールEX-314)、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル(デナコールEX-321)、レソルチノールジグリシジルエーテル(デナコールEX-201)、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル(デナコールEX-211)、1,6ヘキサンジオールジグリシジルエーテル(デナコールEX―212)、ヒドロジビスフェノールAジグリシジルエーテル(デナコールEX-252)、エチレングリコールジグリシジルエーテル(デナコールEX-810、デナコールEX-811)、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル(デナコールEX―850、デナコールEX―851、デナコールEX―821)、プロピレングリコールグリシジルエーテル(デナコールEX―911)、ポリプロピレングリコールグリシジルエーテル(デナコールEX―941、デナコールEX-920)、アリルグリシジルエーテル(デナコールEX-111)、2-エチルヘキシルグリシジルエーテル(デナコールEX-121)、フェニルグリシジルエーテル(デナコールEX-141)、フェノールグリシジルエーテル(デナコールEX-145)、ブチルフェニルグリシジルエーテル(デナコールEX-146)、ジグリシジルフタレート(デナコールEX-721)、ヒドロキノンジグリシジルエーテル(デナコールEX-203)、ジグリシジルテレフタレート(デナコールEX-711)、グリシジルフタルイミド(デナコールEX-731)、ジブロモフェニルグリシジルエーテル(デナコールEX-147)、ジブロモネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル(デナコールEX-221) (以上、カッコ内は商品名で、ナガセケムテックス製である。)が挙げられる。
 また、その他の市販品のエポキシ樹脂としては、商品名エピコート825、エピコート827、エピコート828、エピコート828EL、エピコート828XA、エピコート834、エピコート801、エピコート801P、エピコート802、エピコート815、エピコート815XA、エピコート816A、エピコート819、エピコート834X90、エピコート1001B80、エピコート1001X70、エピコート1001X75、エピコート1001T75、エピコート806、エピコート806P、エピコート807、エピコート152、エピコート154、エピコート871、エピコート191P、エピコートYX310、エピコートDX255、エピコートYX8000、エピコートYX8034等(以上商品名、ジャパンエポキシレジン製)が挙げられる。
 オキセタニル基を有するカチオン重合性化合物としては、例えば、3-エチル-3-ヒドロキシメチルオキセタン(OXT-101)、1,4-ビス-3-エチルオキセタン-3-イルメトキシメチルベンゼン(OXT-121)、ビス-1-エチル-3-オキセタニルメチルエーテル(OXT-221)、3-エチル-3-2-エチルへキシロキシメチルオキセタン(OXT-212)、3-エチル-3-フェノキシメチルオキセタン(OXT-211)(以上、カッコ内は商品名で東亜合成製である。)や、商品名エタナコールEHO、エタナコールOXBP、エタナコールOXTP、エタナコールOXMA(以上商品名、宇部興産製)が挙げられる。
(3)重合開始剤
 本開示に用いられるハードコート層が含有する前記ラジカル重合性化合物及びカチオン重合性化合物の少なくとも1種の重合物は、例えば、前記ラジカル重合性化合物及び前記カチオン重合性化合物の少なくとも1種に、必要に応じて重合開始剤を添加して、公知の方法で重合反応させることにより得ることができる。
 前記重合開始剤としては、ラジカル重合開始剤、カチオン重合開始剤、ラジカル及びカチオン重合開始剤等を適宜選択して用いることができる。これらの重合開始剤は、光照射及び加熱の少なくとも一種により分解されて、ラジカルもしくはカチオンを発生してラジカル重合とカチオン重合を進行させるものである。
 ラジカル重合開始剤は、光照射及び加熱の少なくともいずれかによりラジカル重合を開始させる物質を放出することが可能であれば良い。例えば、光ラジカル重合開始剤としては、イミダゾール誘導体、ビスイミダゾール誘導体、N-アリールグリシン誘導体、有機アジド化合物、チタノセン類、アルミナート錯体、有機過酸化物、N-アルコキシピリジニウム塩、チオキサントン誘導体等が挙げられ、更に具体的には、1,3-ジ(tert-ブチルジオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3’,4,4’-テトラキス(tert-ブチルジオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3-フェニル-5-イソオキサゾロン、2-メルカプトベンズイミダゾール、ビス(2,4,5-トリフェニル)イミダゾール、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン(商品名イルガキュア651、チバ・ジャパン(株)製)、1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン(商品名イルガキュア184、チバ・ジャパン(株)製)、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタン-1-オン(商品名イルガキュア369、チバ・ジャパン(株)製)、ビス(η5-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)-ビス(2,6-ジフルオロ-3-(1H-ピロール-1-イル)-フェニル)チタニウム)(商品名イルガキュア784、チバ・ジャパン(株)製)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
 上記以外にも、市販品が使用でき、具体的には、チバ・ジャパン(株)製のイルガキュア907、イルガキュア379、イルガキュア819、イルガキュア127、イルガキュア500、イルガキュア754、イルガキュア250、イルガキュア1800、イルガキュア1870、イルガキュアOXE01、DAROCUR  TPO、DAROCUR1173、日本シイベルヘグナー(株)製のSpeedcureMBB、SpeedcurePBZ、SpeedcureITX、SpeedcureCTX、SpeedcureEDB、Esacure  ONE、Esacure  KIP150、Esacure  KTO46、日本化薬(株)製のKAYACURE  DETX-S、KAYACURE  CTX、KAYACURE  BMS、KAYACURE  DMBI等が挙げられる。
 また、カチオン重合開始剤は、光照射及び加熱の少なくともいずれかによりカチオン重合を開始させる物質を放出することが可能であれば良い。カチオン重合開始剤としては、スルホン酸エステル、イミドスルホネート、ジアルキル-4-ヒドロキシスルホニウム塩、アリールスルホン酸-p-ニトロベンジルエステル、シラノール-アルミニウム錯体、(η-ベンゼン)(η-シクロペンタジエニル)鉄(II)等が例示され、さらに具体的には、ベンゾイントシレート、2,5-ジニトロベンジルトシレート、N-トシフタル酸イミド等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
  ラジカル重合開始剤としても、カチオン重合開始剤としても用いられるものとしては、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族ホスホニウム塩、トリアジン化合物、鉄アレーン錯体等が例示され、更に具体的には、ジフェニルヨードニウム、ジトリルヨードニウム、ビス(p-tert-ブチルフェニル)ヨードニウム、ビス(p-クロロフェニル)ヨードニウム等のヨードニウムのクロリド、ブロミド、ホウフッ化塩、ヘキサフルオロホスフェート塩、ヘキサフルオロアンチモネート塩等のヨードニウム塩、トリフェニルスルホニウム、4-tert-ブチルトリフェニルスルホニウム、トリス(4-メチルフェニル)スルホニウム等のスルホニウムのクロリド、ブロミド、ホウフッ化塩、ヘキサフルオロホスフェート塩、ヘキサフルオロアンチモネート塩等のスルホニウム塩、2,4,6-トリス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-フェニル-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-メチル-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン等の2,4,6-置換-1,3,5トリアジン化合物等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
(4)添加剤
 本開示に用いられるハードコート層は、前記重合物の他に、必要に応じて、帯電防止剤、防眩剤、防汚剤、硬度を向上させるための無機又は有機微粒子、レべリング剤、各種増感剤等の添加剤を含有していてもよい。
 なお、本開示に用いられるハードコート層に含まれるラジカル重合性化合物及びカチオン重合性化合物の少なくとも1種の重合物等は、フーリエ変換赤外分光光度計(FTIR)、熱分解ガスクロマトグラフ装置(GC-MS)や、重合物の分解物について、高速液体クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフ質量分析計、NMR、元素分析、XPS/ESCA及びTOF-SIMS等の組み合わせを用いて分析することができる。
3.積層体の構成
 本開示の積層体は、前記ポリイミドフィルムと、前記ハードコート層とを有するものであれば特に限定はされず、前記ポリイミドフィルムの一方の面側に前記ハードコート層が積層されたものであってもよいし、前記ポリイミドフィルムの両面に前記ハードコート層が積層されたものであってもよい。また、本開示の積層体は、本開示の効果を損なわない範囲で、前記ポリイミドフィルム及び前記ハードコート層の他に、例えば、前記ポリイミドフィルムと前記ハードコート層との密着性を向上させるためのプライマー層等の他の層を有するものであってもよく、前記ポリイミドフィルムと前記ハードコート層とがプライマー層等の他の層を介して積層されたものであっても良い。また、本開示の積層体は、前記ポリイミドフィルムと、前記ハードコート層とが隣接して位置するものであってもよい。
 本開示の積層体の全体厚さは、用途により適宜選択されれば良いが、強度の点から、10μm以上であることが好ましく、更に40μm以上であることが好ましい。一方、屈曲耐性の点から、300μm以下であることが好ましく、更に250μm以下であることが好ましい。
 また、本開示の積層体において、各ハードコート層の厚さは、用途により適宜選択されれば良いが、2μm以上80μm以下であることが好ましく、3μm以上50μm以下であることがより好ましい。また、カール防止の観点からポリイミドフィルムの両面にハードコート層を形成しても良い。
4.積層体の特性
 本開示の積層体は、ハードコート層側表面の鉛筆硬度がH以上であることが好ましく、2H以上であることがより好ましく、3H以上であることがより更に好ましい。
 本開示の積層体の鉛筆硬度は、前記ポリイミドフィルムの鉛筆硬度の測定方法において、荷重を9.8Nとする以外は同様にして測定することができる。
 本開示の積層体は、JIS K7361-1に準拠して測定する全光線透過率が、85%以上であることが好ましく、更に88%以上であることが好ましく、より更に90%以上であることが好ましい。このように透過率が高いことから、透明性が良好になり、ガラス代替材料となり得る。
 本開示の積層体の前記全光線透過率は、前記ポリイミドフィルムのJIS K7361-1に準拠して測定する全光線透過率と同様にして測定することができる。
 本開示の積層体は、JIS K7373-2006に準拠して算出される黄色度(YI値)が、20以下であることが好ましく、12以下であることがより好ましく、10以下であることがより更に好ましく、5以下であることが特に好ましい。
 また、本開示の積層体は、黄色味の着色が抑制され、光透過性が向上し、ガラス代替材料として好適に用いることができる点から、前記JIS K7373-2006に準拠して算出される黄色度(YI値)を膜厚(μm)で除した値(YI値/膜厚(μm))が0.10以下であることが好ましく、0.04以下であることがより好ましく、0.03以下であることがより更に好ましい。
 本開示の積層体の前記黄色度(YI値)は、前記ポリイミドフィルムのJIS K7373-2006に準拠して算出される黄色度(YI値)と同様にして測定することができる。
 本開示の積層体のヘイズ値は、光透過性の点から、10以下であることが好ましく、8以下であることが更に好ましく、5以下であることがより更に好ましい。
 本開示の積層体のヘイズ値は、前記ポリイミドフィルムのヘイズ値と同様にして測定することができる。
 本開示の積層体の波長590nmにおける厚み方向の複屈折率は、0.040以下であることが好ましく、0.020以下であることが好ましく、0.015以下であることが好ましく、更に0.010以下であることが好ましく、より更に0.008未満であることが好ましい。
 本開示の積層体の前記複屈折率は、前記ポリイミドフィルムの波長590nmにおける厚み方向の複屈折率と同様にして測定することができる。
5.積層体の用途
 本開示の積層体の用途は特に限定されるものではなく、例えば、前述した本開示のポリイミドフィルムの用途と同様の用途に用いることができる。
6.積層体の製造方法
 本開示の積層体の製造方法としては、例えば、
 前記本開示のポリイミドフィルムの少なくとも一方の面に、ラジカル重合性化合物及びカチオン重合性化合物の少なくとも1種を含有するハードコート層形成用組成物の塗膜を形成する工程と、
 前記塗膜を硬化する工程と、を含む製造方法が挙げられる。
 前記ハードコート層形成用組成物は、ラジカル重合性化合物及びカチオン重合性化合物の少なくとも1種を含有し、必要に応じて更に重合開始剤、溶剤及び添加剤等を含有していてもよい。
 ここで、前記ハードコート層形成用組成物が含有するラジカル重合性化合物、カチオン重合性化合物、重合開始剤及び添加剤については、前記ハードコート層において説明したものと同様のものを用いることができ、溶剤は、公知の溶剤から適宜選択して用いることができる。
 ポリイミドフィルムの少なくとも一方の面に、前記ハードコート層形成用組成物の塗膜を形成する方法としては、例えば、ポリイミドフィルムの少なくとも一方の面に、前記ハードコート層形成用組成物を、公知の塗布手段により塗布する方法が挙げられる。
 前記塗布手段は、目的とする膜厚で塗布可能な方法であれば特に制限はなく、例えば、前記ポリイミド前駆体樹脂組成物を支持体に塗布する手段と同様のものが挙げられる。
 前記ハードコート層用硬化性樹脂組成物の塗膜は必要に応じて乾燥することにより溶剤を除去する。乾燥方法としては、例えば、減圧乾燥又は加熱乾燥、更にはこれらの乾燥を組み合わせる方法等が挙げられる。また、常圧で乾燥させる場合は、30℃以上110℃以下で乾燥させることが好ましい。
 前記ハードコート層用硬化性樹脂組成物を塗布、必要に応じて乾燥させた塗膜に対し、当該硬化性樹脂組成物に含まれるラジカル重合性化合物及びカチオン重合性化合物の重合性基に応じて、光照射及び加熱の少なくともいずれかにより塗膜を硬化させることにより、ポリイミドフィルムの少なくとも一方の面に、ラジカル重合性化合物及びカチオン重合性化合物の少なくとも1種の重合物を含有するハードコート層を形成することができる。
 光照射には、主に、紫外線、可視光、電子線、電離放射線等が使用される。紫外線硬化の場合には、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、キセノンアーク、メタルハライドランプ等の光線から発する紫外線等を使用する。エネルギー線源の照射量は、紫外線波長365nmでの積算露光量として、50~5000mJ/cm程度である。
 加熱をする場合は、通常40℃以上120℃以下の温度にて処理する。また、室温(25℃)で24時間以上放置することにより反応を行っても良い。
III.ディスプレイ用表面材
 本開示のディスプレイ用表面材は、前述した本開示のポリイミドフィルム又は本開示の積層体である。
 本開示のディスプレイ用表面材は、各種ディスプレイの表面に位置するように配置して用いられる。本開示のディスプレイ用表面材は、前述した本開示のポリイミドフィルム及び本開示の積層体と同様に、透明性に優れ、高湿度下での屈曲耐性が向上したものであり、フレキシブルディスプレイ用として特に好適に用いることができる。
 本開示のディスプレイ用表面材は、公知の各種ディスプレイに用いることができ、特に限定はされないが、例えば、前記本開示のポリイミドフィルムの用途で説明したディスプレイ等に用いることができる。
 なお、本開示のディスプレイ用表面材が前記本開示の積層体である場合、ディスプレイの表面に配置した後の最表面となる面は、ポリイミドフィルム側の表面であってもよいし、ハードコート層側の表面であってもよい。中でも、ハードコート層側の表面が、より表側の面となるように本開示のディスプレイ用表面材を配置することが好ましい。また、本開示のディスプレイ用表面材は、最表面に指紋付着防止層を有するものであっても良い。
 また、本開示のディスプレイ用表面材をディスプレイの表面に配置する方法としては、特に限定はされないが、例えば、接着層を介する方法等が挙げられる。前記接着層としては、ディスプレイ用表面材の接着に用いることができる従来公知の接着層を用いることができる。
 以下、特に断りがない場合は、25℃で測定又は評価を行った。
[評価方法]
<ポリイミド前駆体の重量平均分子量>
 ポリイミド前駆体の重量平均分子量は、ポリイミド前駆体を0.5重量%の濃度のN-メチルピロリドン(NMP)溶液とし、その溶液をシリンジフィルター(孔径:0.45μm)に通じて濾過させ、展開溶媒として、含水量500ppm以下の10mmol%LiBr-NMP溶液を用い、GPC装置(東ソー製、HLC-8120、使用カラム:SHODEX製GPC LF-804)を用い、サンプル打ち込み量50μL、溶媒流量0.5mL/分、40℃の条件で測定を行った。ポリイミド前駆体の重量平均分子量は、サンプルと同濃度のポリスチレン標準サンプル(重量平均分子量:364,700、204,000、103,500、44,360,27,500、13,030、6,300、3,070)を基準に測定した標準ポリスチレンに対する換算値とした。溶出時間を検量線と比較し、重量平均分子量を求めた。
<ポリイミド前駆体溶液の粘度>
 ポリイミド前駆体溶液の粘度は、粘度計(例えば、TVE-22HT、東機産業株式会社)を用いて、25℃で、サンプル量0.8mLとして測定した。
<ポリイミドの重量平均分子量>
 ポリイミド粉体15mgを、15000mgのN-メチルピロリドン(NMP)に浸漬し、ウォーターバスで60℃に加熱しながら、スターラーを用いて回転速度200rpmで、目視で溶解を確認するまで3~60時間撹拌することにより、0.1重量%の濃度のNMP溶液を得た。その溶液をシリンジフィルター(孔径:0.45μm)に通じて濾過させ、展開溶媒として、含水量500ppm以下の30mmol%LiBr-NMP溶液を用い、GPC装置(東ソー製、HLC-8120、検出器:示差屈折率(RID)検出器、使用カラム:SHODEX製GPC LF-804を2本直列に接続)を用い、サンプル打ち込み量50μL、溶媒流量0.4mL/分、カラム温度37℃、検出器温度37℃の条件で測定を行った。ポリイミドの重量平均分子量は、サンプルと同濃度のポリスチレン標準サンプル(重量平均分子量:364,700、204,000、103,500、44,360,27,500、13,030、6,300、3,070)を基準に測定した標準ポリスチレンに対する換算値とした。溶出時間を検量線と比較し、重量平均分子量を求めた。
<ポリイミド溶液の粘度>
 ポリイミド溶液の粘度は、粘度計(例えば、TVE-22HT、東機産業株式会社)を用いて、25℃で、サンプル量0.8mLとして測定した。
<膜厚測定法>
 10cm×10cmの大きさに切り出したポリイミドフィルムの試験片の四隅と中央の計5点の膜厚を、デジタルリニアゲージ(株式会社尾崎製作所製、型式PDN12 デジタルゲージ)を用いて測定し、測定値の平均をポリイミドフィルムの膜厚とした。
<湿度膨張係数>
 湿度膨張係数は、理学電機製、水蒸気TMA/S 8227A1を用いて測定した。
 5mm×20mmに切り出したポリイミドフィルムの試験片を120℃で10分間乾燥させた後、チャック間距離15mm、長辺方向の引張荷重を5gとなるよう試験片をセットした。温度を25℃に固定し、湿度を15%RH、20%RH、50%RHへと変化させ、湿度20%RHと50%RHの試験片の伸び量から湿度1%あたりの平均伸びを計算し、湿度膨張係数とした。なお、計算式は次式の通りである。
 湿度膨張係数(ppm/%RH)
  =(X×10)/(Y×Z)
  X:50%RHの時の試験片長から20%RHの時の試験片長を引いた値
  Y:20%RHから50%RHへと変化させた際の湿度の変化量(50-20(%RH))
  Z:20%RHの時の試験片長
 また、試験片の伸び量は、常にモニタリングして、1秒ごとに記録し、以下の手順で測定した。
 以下の測定において、試験片の長さが一定となるとは、30分間の試験長の変化が0.1μm以下であった場合のことをいう。
 1.試験片の環境が湿度15%RHで安定し、試験片の長さが一定となり変化しなくなってから、30分以上保持
2.次に、試験片の環境が湿度20%RHで安定し、試験片の長さが一定となり変化しなくなってから、30分以上保持(試験片の長さを測定)
3.引き続いて、試験片の環境が湿度50%RHで安定し、試験片の長さが一定となり変化しなくなってから、30分以上保持(試験片の長さを測定)
4.湿度20%RH時と湿度50%RH時の試験片の長さの差を計算し、1/30して湿度1%あたりの伸び量を算出する
<全光線透過率>
 JIS K7361-1に準拠して、ヘイズメーター(村上色彩技術研究所製 HM150)により測定した。
<YI値(黄色度)>
 YI値は、JIS K7373-2006に準拠して、紫外可視近赤外分光光度計(日本分光(株) V-7100)を用い、分光測色方法により、補助イルミナントC、2度視野を用いて、250nm以上800nm以下の範囲を1nm間隔で測定される透過率をもとに、XYZ表色系における三刺激値X,Y,Zを求め、そのX,Y,Zの値から以下の式より算出した。
  YI=100(1.2769X-1.0592Z)/Y
<静的屈曲試験>
 以下、静的屈曲試験の方法について、図1を参照して説明する。
 15mm×40mmに切り出したポリイミドフィルムの試験片1を長辺の半分の位置で折り曲げ、試験片1の長辺の両端部が厚み6mmの金属片2(100mm×30mm×6mm)を上下面から挟むようにして配置し、試験片1の両端部と金属片2との上下面での重なりしろが各々10mmずつになるようにテープで固定した。試験片1が固定された金属片2を、上下からガラス板(100mm×100mm×0.7mm)3a、3bで挟み、試験片1を内径6mmで屈曲した状態で固定した。その際に、金属片2上で試験片1がない部分にダミーの試験片4a、4bを挟み込み、ガラス板3a、3bが平行になるようにテープで固定した。
 このようにして屈曲した状態で固定した試験片を、60℃、90%相対湿度(RH)の環境下、又は70℃、20%相対湿度(RH)以下の環境下でそれぞれ24時間静置した後、ガラス板と試験片固定用のテープを外し、試験片にかかる力を解放した。その後、試験片の一方の端部を固定し、試験片にかかる力を解放してから30分後に試験片の内角を測定した。内角が120°以上をA、内角が120°未満をBと評価した。
 なお、当該静的屈曲試験によってフィルムが影響を受けずに完全に元に戻った場合は、前記内角は180°となる。
<引張弾性率>
 15mm×40mmに切り出したポリイミドフィルムの試験片を、温度25℃、相対湿度60%の条件で2時間調湿した後、JIS K7127に準拠し、引張り速度を8mm/分、チャック間距離を20mmとして、25℃における引張弾性率を測定した。引張り試験機は(島津製作所製:オートグラフAG-X 1N、ロードセル:SBL-1KN)を用いた。
<tanδ曲線>
 実施例1~3及び比較例1~3のポリイミドフィルムについて、動的粘弾性測定装置 DVA-225(アイティー計測制御(株))を用い、測定範囲を-70℃以上400℃以下として、変形様式として引張りを選定し、周波数1Hz、昇温速度5℃/min、静/動力比1.5、最小荷重5cN、歪(E>10e+8)0.08%、サンプル幅を5mm、チャック間距離を15mmとして動的粘弾性測定を行い、tanδ(tanδ=損失弾性率(E’’)/貯蔵弾性率(E’))の曲線を得て、ピークの頂点の温度を求めた。tanδ曲線のピークが複数存在する場合、ピークの極大値が最大であるピークの頂点の温度をガラス転移温度とした。当該測定方法による結果を表1及び図2に示す。
 実施例1~3及び実施例4~8のポリイミドフィルムについて、動的粘弾性測定装置 RSA-G2(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン(株))を用い、測定範囲を-150℃以上490℃以下として、変形様式として引張りを選定し、周波数1Hz、昇温速度5℃/min、サンプル幅を5mm、チャック間距離を20mmとして動的粘弾性測定を行い、tanδ(tanδ=損失弾性率(E’’)/貯蔵弾性率(E’))の曲線を得て、ピークの頂点の温度を求めた。装置の測定条件は以下のように設定した。tanδ曲線のピークが複数存在する場合、ピークの極大値が最大であるピークの頂点の温度をガラス転移温度とした。ピーク及び変曲点の解析時は、目視評価せず、データを数値化して、数値から解析した。当該測定方法による結果を表2及び表4に示す。
 <RSA-G2の測定条件>
(Initial value)
Axial force : 3.0 g 
Sensitivity : 1.0 g 
Proportional force Mode : Force Tracking
Axial Force > Dynamic Force : 1.5 % 
Minimum axial force : 2.0 g 
Programmed Extension Below : 0 Pa
(Auto strain)
Mode : Enabled
Strain adjust : 20.0 % 
Minimum strain : 0.01 % 
Maximum strain : 3.0 % 
Minimum force : 1.5 g 
Maximum force : 200.0 g
(Test parameters)
Sampling rate : 10pts/s
Strain %  : 0.1%
周波数 : Single point
Frequency 1Hz
 なお、tanδ曲線を測定するサンプルとしては、23℃±2℃ RH30~50%の環境下に24時間静置したポリイミドフィルムを10cm角以上にサンプリングしたフィルムのさらに中央部を、剃刀またはメスにて5mm幅にスリットの入った切り出し治具を用いて、幅5mm×長さ50mmに(チャック時にサンプル長が20mmとなるように)切り出した物を用いた。幅の測定はノギスを用いて、位置を変えて3回計測した平均値を記録した。この際、幅測定の一部に平均値の3%以上の変動幅のある場合、そのサンプルは使用しなかった。ポリイミドフィルムの厚みは、前記膜厚測定法で測定した値を用いた。
<鉛筆硬度>
 鉛筆硬度は、測定サンプルを温度25℃、相対湿度60%の条件で2時間調湿した後、JIS-S-6006が規定する試験用鉛筆を用い、東洋精機(株)製 鉛筆引っかき塗膜硬さ試験機を用いて、JIS K5600-5-4(1999)に規定する鉛筆硬度試験(0.98N荷重)をフィルム表面に行い、傷がつかない最も高い鉛筆硬度を評価することにより行った。
(合成例1)
 5Lのセパラブルフラスコに、脱水されたジメチルアセトアミド2903g、及び、1,3-ビス(3-アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン(AprTMOS)16.0g(0.07mol)、を溶解させた溶液を液温30℃に制御されたところへ、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)14.6g(0.03mol)を、温度上昇が2℃以下になるように徐々に投入し、メカニカルスターラーで30分撹拌した。そこへ、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)400g(1.25mol)を添加し、完全に溶解したことを確認後、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)565g(1.27mol)を温度上昇が2℃以下になるように数回に分けて徐々に投入し、ポリイミド前駆体1が溶解したポリイミド前駆体溶液1(固形分20重量%)を合成した。ポリイミド前駆体1に用いられたTFMBとAprTMOSとのモル比(TFMB:AprTMOS)は95:5であった。ポリイミド前駆体溶液1(固形分25重量%)の25℃における粘度は95300cpsであり、GPCによって測定したポリイミド前駆体1の重量平均分子量は186500であった。
(合成例2)
 前記合成例1の手順で、TFMBとAprTMOSとのモル比(TFMB:AprTMOS)が81:19になるように反応を実施し、ポリイミド前駆体溶液2とした。ポリイミド前駆体溶液2(固形分25重量%)の25℃における粘度は10180cpsであり、GPCによって測定したポリイミド前駆体2の重量平均分子量は109000であった。
(合成例3)
 500mLのセパラブルフラスコに、脱水されたジメチルアセトアミド267.9g、及び、3,3’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-[(1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン-2,2-ジイル)ビス(4,1-フェニレンオキシ)]ジアニリン(HFFAPP、和歌山精化工業株式会社製)40.1g(61.3mmol)を入れ、HFFAPPを溶解させた溶液の液温が30℃に制御されたところへ、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)27.0g(60.8mmol)を温度上昇が2℃以下になるように数回に分けて徐々に投入し、ポリイミド前駆体3が溶解したポリイミド前駆体溶液3(固形分20重量%)を合成した。ポリイミド前駆体溶液3(固形分20重量%)の25℃における粘度は5560cpsであり、GPCによって測定したポリイミド前駆体3の重量平均分子量は310000であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
(比較合成例1)
 500mLのセパラブルフラスコに、脱水されたジメチルアセトアミド137.8g、及び、N,N’-ビス(4-アミノフェニル)テレフタルアミド(DATA)15.2g(43.9mmol)を入れ、DATAを溶解させた溶液の液温が50℃に制御されたところへ、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)18.3g(41.2mmol)を温度上昇が2℃以下になるように数回に分けて徐々に投入し、比較ポリイミド前駆体1が溶解した比較ポリイミド前駆体溶液1(固形分20重量%)を合成した。比較ポリイミド前駆体溶液1(固形分20重量%)の25℃における粘度は1380cpsであり、GPCによって測定した比較ポリイミド前駆体1の重量平均分子量は168000であった。
(比較合成例2)
 500mLのセパラブルフラスコに、脱水されたジメチルアセトアミド174.3g、及び、N,N’-ビス(4-アミノフェニル)テレフタルアミド(DATA)4.1g(11.8mmol)、を溶解させた溶液を液温30℃に制御されたところへ、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)2.6g(5.9mmol)を、温度上昇が2℃以下になるように徐々に投入し、メカニカルスターラーで1時間撹拌した。そこへ、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)15.0g(46.8mmol)を添加し、完全に溶解したことを確認後、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)23.9g(53.7mmol)を温度上昇が2℃以下になるように数回に分けて徐々に投入し、比較ポリイミド前駆体2が溶解した比較ポリイミド前駆体溶液2(固形分20重量%)を合成した。比較ポリイミド前駆体2に用いられたTFMBとDATAとのモル比(TFMB:DATA)は80:20であった。比較ポリイミド前駆体溶液2(固形分20重量%)の25℃における粘度は27490cpsであり、GPCによって測定した比較ポリイミド前駆体2の重量平均分子量は175000であった。
(比較合成例3)
 500mLのセパラブルフラスコに、脱水されたジメチルアセトアミド174.5g、及び、1,3-ビス(3-アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン(AprTMOS)27.9g(0.11mol)、を溶解させた溶液を液温30℃に制御されたところへ、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)50.5g(0.11mol)を、温度上昇が2℃以下になるように数回に分けて徐々に投入し、比較ポリイミド前駆体3が溶解した比較ポリイミド前駆体溶液3(固形分30重量%)を合成した。比較ポリイミド前駆体溶液3(固形分30重量%)の25℃における粘度は4500cpsであり、GPCによって測定した比較ポリイミド前駆体3の重量平均分子量は82000であった。
(実施例1~3、比較例1~3)
 ポリイミド前駆体溶液1~3及び比較ポリイミド前駆体溶液1~3を用い、下記(1)~(3)の手順を行うことで、表1に示す厚みのポリイミドフィルムをそれぞれ作製した。
(1)各ポリイミド前駆体溶液をガラス上に塗布し、120℃の循環オーブンで10分乾燥した。
(2)窒素気流下(酸素濃度100ppm以下)、昇温速度10℃/分で、350℃まで昇温し、1時間保持後、室温まで冷却した。
(3)ガラスより剥離し、各ポリイミドフィルムを得た。
 各ポリイミドフィルムについて、前記評価方法を用いて評価した。評価結果を表1に示す。また、一例として、実施例2のポリイミドフィルムのtanδ曲線を図2に示す。なお、実施例2のポリイミドフィルムの測定においては、350℃以上の温度領域では試験片が溶融したため正しい値が得られていない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
 表1より、本開示のポリイミドフィルムに相当する実施例1~3のポリイミドフィルムは、透明性に優れ、高湿度環境下での屈曲耐性が向上した樹脂フィルムであることが示された。
 それに対して、比較例1~3のポリイミドフィルムは、高湿度環境下における屈曲耐性が劣っていた。また、比較例1のポリイミドフィルムは、黄色度(YI値)が高く、透明性も劣っていた。
 実施例1~3のポリイミドフィルムについて、動的粘弾性測定装置 RSA-G2(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン(株))を用い、測定範囲を-150℃以上490℃以下として、動的粘弾性測定を行い、tanδ曲線を得た。測定結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
(合成例4)
 前記合成例1の手順で、TFMBとAprTMOSとのモル比(TFMB:AprTMOS)が97.5:2.5になるように反応を実施し、ポリイミド前駆体溶液4とした。ポリイミド前駆体溶液4(固形分25重量%)の25℃における粘度は48900cpsであり、GPCによって測定したポリイミド前駆体4の重量平均分子量は156400であった。
(実施例4)
 実施例1において、ポリイミド前駆体溶液1の代わりに、ポリイミド前駆体溶液4を用いた以外は、実施例1と同様にして、表4に示す厚みのポリイミドフィルムを作製した。
 得られたポリイミドフィルムについて、前記評価方法を用いて評価した。評価結果を表4に示す。
(実施例5)
(1)ポリイミドの調製(化学イミド化)
 1Lのセパラブルフラスコに、脱水されたジメチルアセトアミド(466g)、及び、1,3-ビス(3-アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン(AprTMOS)(1.31g)を溶解させた溶液を入れ、液温30℃に制御されたところへ、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)(1.17g)を、温度上昇が2℃以下になるように徐々に投入し、メカニカルスターラーで30分撹拌した。そこへ、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)(65.9g)を添加し、完全に溶解したことを確認後、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)(91.7g)を温度上昇が2℃以下になるように数回に分けて徐々に投入し、ポリイミド前駆体5が溶解したポリイミド前駆体溶液5(固形分25質量%)を合成した。
 窒素雰囲気下で、5Lのセパラブルフラスコに、室温に下げた上記ポリイミド前駆体溶液5(400g)を加えた。そこへ、脱水されたジメチルアセトアミド(165.3g)を加え均一になるまで撹拌した。次に触媒であるピリジン(48.5g、613mmol)と無水酢酸(62.6g、613mol)を加え24時間室温で撹拌し、ポリイミド溶液を合成した。得られたポリイミド溶液に、酢酸ブチル(235.3g)を加え均一になるまで撹拌した。次にメタノール(1744.5g)を徐々に加え、白色スラリーを得た。上記スラリーをろ過し、5回メタノールで洗浄し、ポリイミド5(91.0g)を得た。GPCによって測定したポリイミドの重量平均分子量は201269であった。
(2)ポリイミドフィルムの製造
 ポリイミド5の粉体を溶剤(ジクロロメタン)に溶かし、固形分14質量%のポリイミド溶液5を作製した。ポリイミド溶液5(固形分14質量%)の25℃における粘度は4290cpsであった。
 上述のように得られたポリイミド溶液5を用いて、下記(i)~(iii)の手順を行うことで、50μm±5μmの厚みのポリイミドフィルムを作製した。
 (i)ポリイミド溶液5をガラス板上に塗布し、自然乾燥後、フィルムをガラス板より剥離した。
 (ii)フィルムを50℃の循環オーブンで10分乾燥した。
 (iii)フィルムを、窒素気流下(酸素濃度100ppm以下)、昇温速度10℃/分で、200℃まで昇温し、200℃で1時間保持後、室温まで冷却し、ポリイミドフィルムを得た。
(実施例6)
(1)ポリイミドの調製(化学イミド化)
 前記実施例5において、ポリイミド前駆体溶液5の代わりに、合成例1と同様に調製したポリイミド前駆体溶液1を用いた以外は、実施例5と同様にして、実施例6のポリイミド6を得た。GPCによって測定したポリイミド6の重量平均分子量を表3に示す。
(2)ポリイミドフィルムの製造
 実施例5において、ポリイミド5の代わりに、ポリイミド6を用い、固形分濃度が表3に示す濃度になるように調整した以外は、実施例5と同様にして、表3に示すポリイミド溶液6を得た。ポリイミド溶液6の25℃における粘度を表3に示す。
 実施例5においてポリイミド溶液5を用いる代わりにポリイミド溶液6を用いた以外は、実施例5と同様にして、実施例6のポリイミドフィルムを得た。
(実施例7)
(1)ポリイミドの調製(化学イミド化)
 5Lのセパラブルフラスコに、脱水されたジメチルアセトアミド(250g)、及び、1,3-ビス(3-アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン(AprTMOS)(4.14g)を溶解させた溶液を入れ、液温30℃に制御されたところへ、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)(3.70g)を、温度上昇が2℃以下になるように徐々に投入し、メカニカルスターラーで30分撹拌した。そこへ、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)(21.3g)を添加し、完全に溶解したことを確認後、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)(33.3g)を温度上昇が2℃以下になるように数回に分けて徐々に投入し、ポリイミド前駆体7が溶解したポリイミド前駆体溶液7(固形分20質量%)を合成した。
 窒素雰囲気下で、室温に下げた上記ポリイミド前駆体溶液7に、触媒であるピリジン(26.3g)と無水酢酸(34.0g)を加え24時間室温で撹拌し、ポリイミド溶液を合成した。得られたポリイミド溶液(350g)を5Lのセパラブルフラスコに入れ、酢酸ブチル(237g)を加え均一になるまで撹拌し、次にメタノール(1761g)を徐々に加え白色スラリーを得た。上記スラリーをろ過し、5回メタノールで洗浄し、ポリイミド7を得た。GPCによって測定したポリイミド7の重量平均分子量は230000であった。
(2)ポリイミドフィルムの製造
 実施例5において、ポリイミド5の代わりに、ポリイミド7を用い、固形分濃度が表3に示す濃度になるように調整した以外は、実施例5と同様にして、表3に示すポリイミド溶液7を得た。ポリイミド溶液7の25℃における粘度を表3に示す。
 実施例5においてポリイミド溶液5を用いる代わりにポリイミド溶液7を用いた以外は、実施例5と同様にして、実施例7のポリイミドフィルムを得た。
(実施例8)
(1)ポリイミドの調製(化学イミド化)
 1Lのセパラブルフラスコに、脱水されたジメチルアセトアミド(105g)、及び、1,3-ビス(3-アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン(AprTMOS)(11.81g)を溶解させた溶液を入れ、液温30℃に制御されたところへ、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)(10.32g)を、温度上昇が2℃以下になるように徐々に投入し、メカニカルスターラーで30分撹拌した。そこへ、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)(15.14g)を添加し、完全に溶解したことを確認後、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)(31.77g)を温度上昇が2℃以下になるように数回に分けて徐々に投入し、ポリイミド前駆体8が溶解したポリイミド前駆体溶液8(固形分40質量%)を合成した。
 窒素雰囲気下で、室温に下げた上記ポリイミド前駆体溶液8に触媒であるピリジン(0.39g)と無水酢酸(47.7g)を加え24時間室温で撹拌し、ポリイミド溶液を合成した。得られたポリイミド溶液に酢酸ブチル(362g)を加え均一になるまで撹拌し、次にメタノール(3000g)を徐々に加え白色スラリーを得た。上記スラリーをろ過し、10回メタノールで洗浄し、ポリイミド8を得た。GPCによって測定したポリイミドの重量平均分子量は78720であった。
(2)ポリイミドフィルムの製造
 実施例5において、ポリイミド5の代わりに、ポリイミド8を用い、固形分濃度が表3に示す濃度になるように調整した以外は、実施例5と同様にして、表3に示すポリイミド溶液8を得た。ポリイミド溶液8の25℃における粘度を表3に示す。
 実施例5においてポリイミド溶液5を用いる代わりにポリイミド溶液8を用いた以外は、実施例5と同様にして、実施例8のポリイミドフィルムを得た。
 実施例5~8のポリイミドフィルムについて、前記評価方法を用いて評価した。評価結果を表4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
 表4より、本開示のポリイミドフィルムに相当する実施例4~8のポリイミドフィルムは、透明性に優れ、高湿度環境下での屈曲耐性が向上した樹脂フィルムであることが示された。
(実施例9)
 ペンタエリスリトールトリアクリレートの40質量%メチルイソブチルケトン溶液に、ペンタエリスリトールトリアクリレート100質量部に対して10質量部の1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン(BASF製、イルガキュア184)を添加して、ハードコート層用樹脂組成物を調製した。
 実施例1のポリイミドフィルムを10cm×10cmに切り出し、フィルム作製時にガラス板に触れていない側の面に、前記ハードコート層用樹脂組成物を塗布し、紫外線を窒素気流下200mJ/cmの露光量で照射し硬化させ、10μm膜厚の硬化膜であるハードコート層を形成し、積層体を作製した。

Claims (11)

  1.  下記一般式(1)で表される構造を有するポリイミドを含有し、
     前記ポリイミドが、芳香族環を含み、且つ、(i)フッ素原子、及び(ii)芳香族環同士をスルホニル基又はフッ素で置換されていても良いアルキレン基で連結した構造、からなる群から選択される少なくとも1つを含み、
     損失弾性率を貯蔵弾性率で除した値であるtanδ曲線において、ピークの頂点を150℃以上の温度領域にのみ有し、
     JIS K7361-1に準拠して測定する全光線透過率が、85%以上であり、
     JIS K7373-2006に準拠して算出される黄色度が、12以下であり、
     湿度膨張係数が、10.0ppm/%RH以下である、ポリイミドフィルム。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (一般式(1)において、Rはテトラカルボン酸残基である4価の基を表し、Rはジアミン残基である2価の基を表し、Rの総量のうち、主鎖にケイ素原子を有するジアミン残基の含有割合は50モル%以下である。nは繰り返し単位数を表す。)
  2.  前記一般式(1)において、Rは、ケイ素原子を有しないジアミン残基、及び、主鎖にケイ素原子を1個又は2個有するジアミン残基から選ばれる少なくとも1種である2価の基を表し、Rの総量のうち、主鎖にケイ素原子を1個又は2個有するジアミン残基の含有割合は50モル%以下である、請求項1に記載のポリイミドフィルム。
  3.  下記静的屈曲試験方法に従って、静的屈曲試験を行った場合に、当該試験で測定される内角が120°以上である、請求項1又は2に記載のポリイミドフィルム。
    [静的屈曲試験方法]
     15mm×40mmに切り出したポリイミドフィルムの試験片を、長辺の半分の位置で折り曲げ、当該試験片の長辺の両端部が厚み6mmの金属片(100mm×30mm×6mm)を上下面から挟むようにして配置し、当該試験片の両端部と金属片との上下面での重なりしろが各々10mmずつになるようにテープで固定した状態で、上下からガラス板(100mm×100mm×0.7mm)で挟み、当該試験片を内径6mmで屈曲した状態で固定する。その際に、金属片とガラス板の間で当該試験片がない部分には、ダミーの試験片を挟み込み、ガラス板が平行になるようにテープで固定する。このようにして屈曲した状態で固定した当該試験片を、60℃、90%相対湿度(RH)の環境下で24時間静置した後、ガラス板と固定用のテープを外し、当該試験片にかかる力を解放する。その後、当該試験片の一方の端部を固定し、試験片にかかる力を解放してから30分後の試験片の内角を測定する。
  4.  前記一般式(1)で表される構造を有するポリイミドにおいて、前記一般式(1)中のRが、4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物残基、3,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物残基、3,3’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物残基、4,4’-オキシジフタル酸無水物残基、及び、3,4’-オキシジフタル酸無水物残基からなる群から選ばれる少なくとも1種の4価の基を含む、請求項1~3のいずれか1項に記載のポリイミドフィルム。
  5.  前記一般式(1)で表される構造を有するポリイミドにおいて、前記一般式(1)中のRにおけるケイ素原子を有しないジアミン残基が、(i)フッ素原子、及び(ii)芳香族環同士をスルホニル基又はフッ素で置換されていても良いアルキレン基で連結した構造、からなる群から選択される少なくとも1つを含む2価の基、並びに、下記一般式(2)で表される2価の基、からなる群から選ばれる少なくとも1種の2価の基である、請求項1~4のいずれか1項に記載のポリイミドフィルム。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (一般式(2)において、R及びRはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、またはパーフルオロアルキル基を表す。)
  6.  前記JIS K7373-2006に準拠して算出される黄色度を、膜厚(μm)で除した値が、0.10以下である、請求項1~5のいずれか1項に記載のポリイミドフィルム。
  7.  前記一般式(1)において、
     Rは、ケイ素原子を有しないジアミン残基から選ばれる少なくとも1種である2価の基を表し、主鎖にヘキサフルオロイソプロピリデン骨格を有するジアミン残基を含むか、或いは、
     Rは、ケイ素原子を有しないジアミン残基、及び、主鎖にケイ素原子を1個又は2個有するジアミン残基から選ばれる少なくとも1種である2価の基を表し、Rの総量のうち、主鎖にケイ素原子を1個又は2個有するジアミン残基の含有割合は2.5モル以上50モル%以下である、請求項1~6のいずれか1項に記載のポリイミドフィルム。
  8.  前記請求項1~7のいずれか1項に記載のポリイミドフィルムと、ラジカル重合性化合物及びカチオン重合性化合物の少なくとも1種の重合物を含有するハードコート層とを有する積層体。
  9.  前記ラジカル重合性化合物が(メタ)アクリロイル基を1分子中に2つ以上有する化合物であり、前記カチオン重合性化合物がエポキシ基及びオキセタニル基の少なくとも1種を1分子中に2つ以上有する化合物である、請求項8に記載の積層体。
  10.  前記請求項1~7のいずれか1項に記載のポリイミドフィルム、又は、前記請求項8又は9に記載の積層体である、ディスプレイ用表面材。
  11.  フレキシブルディスプレイ用である、請求項10に記載のディスプレイ用表面材。
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