JP2002226579A - 膜形成用組成物 - Google Patents

膜形成用組成物

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JP2002226579A
JP2002226579A JP2001020771A JP2001020771A JP2002226579A JP 2002226579 A JP2002226579 A JP 2002226579A JP 2001020771 A JP2001020771 A JP 2001020771A JP 2001020771 A JP2001020771 A JP 2001020771A JP 2002226579 A JP2002226579 A JP 2002226579A
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JP
Japan
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film
group
polyamic acid
bis
dianhydride
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Application number
JP2001020771A
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English (en)
Inventor
Yasuaki Mutsuka
泰顕 六鹿
Yoshihisa Ota
芳久 大田
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JSR Corp
Original Assignee
JSR Corp
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Publication date
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  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 平坦性に優れ、印刷作業性に優れる膜形成用
組成物を提供すること。 【解決手段】 下記式(1)で表されるテトラカルボン
酸二無水物と、ジアミンとを反応させて得られるポリア
ミック酸および当該ポリアミック酸を脱水閉環させて得
られる構造を有するポリイミドから選ばれる少なくとも
一種の重合体を含有することを特徴とする、膜形成用組
成物を提供する。 【化1】 (式中、R1 およびR2 は各々独立に、炭素数1〜50
の1価の有機基であり、aは0〜10の整数であり、b
は1〜4の整数であり、cおよびdはそれぞれ独立に0
〜2の整数であり(但し、c+d≧1である)、eは0
〜8の整数である。)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、膜形成用組成物に
関する。さらに詳しくは、感光性または非感光性の絶縁
膜、液晶配向膜、半導体のパッシベーション膜、バッフ
ァーコート膜、保護膜などの膜形成に好適な、膜形成用
組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリイミドは、基本的に優れた耐熱性と
高い強度を有するものであるため、電子材料や光学材料
の分野において、絶縁膜、保護膜、封止材、液晶表示素
子における液晶配向膜などとして、広く好適に用いられ
ている。また、ポリイミドに感光性を持たせることによ
り、半導体のパッシベーション膜、バッファーコート
膜、保護膜、絶縁膜などの用途でポリイミドのパターン
形成が可能になる。これらの用途においては、通常、ポ
リイミドの前駆体であり加熱により脱水閉環してポリイ
ミドを生成するポリアミック酸または可溶性のポリイミ
ドを適宜の溶液に溶解させて膜形成用組成物とし、これ
を基板などの基体の表面に、通常、印刷法などにより塗
布し、乾燥させてポリイミドの膜が形成される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一般に、薄膜トランジ
スタ型液晶表示素子や磁気ヘッド素子、集積回路素子、
固体撮像素子などの電子部品において、絶縁膜は、充分
な平坦性を有するものでなければ良好な絶縁性能を有す
るものとならない。また、液晶表示素子における液晶配
向膜においても、通常、得られた膜表面を、例えばナイ
ロン、レーヨン、コットンなどの繊維からなる布を巻き
付けたロールで一定方向に擦るラビング処理を施して液
晶配向能を付与するため、膜表面が平坦性を有していな
いと、ラビングむらが発生し、配向不良が起こる原因と
なる。
【0004】しかしながら、ポリアミック酸または可溶
性ポリイミドを印刷法により基板に塗布して膜を形成す
る場合、印刷版周縁部分にポリマー溶液から析出した固
形分が残留してそれが基板上に剥がれ落ちる、ボタ落ち
と呼ばれる現象が起こる場合がある。ボタ落ちは、膜の
平坦性を損ねる原因となる。また、ボタ落ちが起こらな
いようにするためには版の洗浄を頻繁に行う必要があ
り、印刷作業性が劣る結果となる。
【0005】本発明の第1の目的は、平坦性に優れた膜
を形成することが可能な膜形成用組成物を提供すること
である。本発明の第2の目的は、ボタ落ちがなく、印刷
作業性に優れた膜形成用組成物を提供することである。
本発明の第3の目的は、感光性または非感光性の、絶縁
膜、保護膜、液晶配向膜、半導体のパッシベーション
膜、バッファーコート膜などの形成に好適な、膜形成用
組成物を提供することである。
【0006】
【発明を解決するための手段】本発明は以上のような事
情に基づいてなされたものである。即ち、本発明の膜形
成用組成物は、下記式(1)で表されるテトラカルボン
酸二無水物(以下、「特定酸無水物」ともいう)と、ジ
アミンとを反応させて得られるポリアミック酸および当
該ポリアミック酸を脱水閉環させて得られる構造を有す
るポリイミドから選ばれる少なくとも一種の重合体を含
有することを特徴とする。
【0007】
【化1】
【0008】(式中、R1 およびR2 は各々独立に、炭
素数1〜50の1価の有機基であり、aは0〜10の整
数であり、bは1〜4の整数であり、cおよびdはそれ
ぞれ独立に0〜2の整数であり(但し、c+d≧1であ
る)、eは0〜8の整数である。)
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。 [テトラカルボン酸二無水物]上記式(1)中、R1
よびR2 で表される炭素数1〜50の1価の有機基は、
直鎖状であっても分岐状であっても環状であってもよ
く、具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル
基、イソプロピル基、n−ヘキシル基、n−オクチル
基、n−デシル基、n−ドデシル基、n−ヘキサデシル
基、n−オクタデシル基などのアルキル基;シクロブチ
ル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ビシクロ
ヘキシル基などの(ビ)シクロアルキル基;ベンジル
基、ビフェニル基、ナフチル基、ビナフチル基などのア
リール基;メトキシエチル基、エトキシメチル基、エト
キシエチル基、ヘキサデシロキシメチル基、ヘキサデシ
ロキシエチル基、オクタデシロキシメチル基、オクタデ
シロキシエチル基などのアルコキシアルキル基;ブチロ
キシエトキシメチル基、ブチロキシエトキシエチル基な
どのアルコキシアルコキシアルキル基;フェノキシメチ
ル基、フェノキシエチル基、メチルフェノキシメチル
基、メチルフェノキシエチル基、オクチルフェノキシメ
チル基、オクチルフェノキシエチル基、ヘキサデシルフ
ェノキシメチル基、ヘキサデシルフェノキシエチル基、
オクタデシルフェノキシメチル基、オクタデシルフェノ
キシエチル基などの(アルキル)アリーロキシアルキル
基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、ブ
トキシカルボニル基、オクチロキシカルボニル基、ヘキ
サデシロキシカルボニル基、オクタデシロキシカルボニ
ル基などのアルコキシカルボニル基;アセチロキシ基、
プロパノイロキシ基、ヘキサノイロキシ基、オクタノイ
ロキシ基、ヘキサデカノイロキシ基、オクタデカノイロ
キシ基などのアシロキシ基;アセチロキシメチル基、ア
セチロキシエチル基、プロパノイロキシメチル基、プロ
パノイロキシエチル基、ヘキサノイロキシメチル基、ヘ
キサノイロキシエチル基、オクタノイロキシメチル基、
オクタノイロキシエチル基、ヘキサデカノイロキシメチ
ル基、ヘキサデカノイロキシエチル基、オクタデカノイ
ロキシメチル基、オクタデカノイロキシエチル基などの
アシロキシアルキル基;コレスタリル基、コレステリル
基、コレスタノキシメチル基、コレスタノキシエチル
基、コレステロキシメチル基、コレステロキシエチル
基、コレスタノイロキシカルボニル基、コレステリロキ
シカルボニル基、コレステリロキシカルボニル基、コレ
スタリロキシカルボニル基などのステロイド骨格を有す
る基;パーヒドロナフチル基、パーヒドロアントラセニ
ル基ペルヒドロナフチロキシカルボニル基、ペルヒドロ
アントラセニロキシカルボニル基などを挙げることがで
きる。これらは置換されていてもよく、好ましい置換基
としては、フッ素、塩素、臭素などのハロゲン原子が挙
げられる。R1 およびR2 として特に好ましいものとし
ては、アルキル基、アルコキシアルキル基、アリーロキ
シアルキル基、アルコキシカルボニル基が挙げられる。
【0010】また、上記式(1)中、aおよびeは0〜
1、bは1、cおよびdは0〜1であることが特に好ま
しく、さらに、c+d=1であることが好ましい。
【0011】本発明に用いられる特定酸無水物は、例え
ば、無水イタコン酸とシクロペンタジエンとをベンゼン
等の有機溶媒中でDiels−Alder反応を行い、
酸化の後に無水化させることにより得られる。通常、上
記反応によると立体異性体の混合物(exo体+end
o体)が得られるが、得られた特定酸無水物を酸化して
テトラカルボン酸とし、再び脱水反応を行って酸無水物
とすることにより、立体異性体を含まない特定酸無水物
(exo体)としてもよい。
【0012】本発明で用いられる重合体においては、本
発明の効果を損なわない程度に、特定酸無水物以外のテ
トラカルボン酸二無水物が用いられてもよい。当該テト
ラカルボン酸二無水物としては、例えば、ブタンテトラ
カルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロブタンテト
ラカルボン酸二無水物、1,2−ジメチル−1,2,3,4
−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,3−ジ
メチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸
二無水物、1,3−ジクロロ−1,2,3,4−シクロブタ
ンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−テトラメ
チル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二
無水物、1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン
酸二無水物、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカル
ボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジシクロヘキシル
テトラカルボン酸二無水物、2,3,5−トリカルボキシ
シクロペンチル酢酸二無水物、1,3,3a,4,5,9b
−ヘキサヒドロ−5(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ
−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]−フラン−1,
3−ジオン、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−
5−メチル−5(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3
−フラニル)−ナフト[1,2−c]−フラン−1,3−
ジオン、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−5−
エチル−5(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フ
ラニル)−ナフト[1,2−c]−フラン−1,3−ジオ
ン、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−7−メチ
ル−5(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニ
ル)−ナフト[1,2−c]−フラン−1,3−ジオン、
1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−7−エチル−
5(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)
−ナフト[1,2−c]−フラン−1,3−ジオン、1,
3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−8−メチル−5
(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−
ナフト[1,2−c]−フラン−1,3−ジオン、1,3,
3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−8−エチル−5(テ
トラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフ
ト[1,2−c]−フラン−1,3−ジオン、1,3,3
a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−5,8−ジメチル−5
(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−
ナフト[1,2−c]−フラン−1,3−ジオン、5−
(2,5−ジオキソテトラヒドロフラル)−3−メチル
−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸二無水
物、3,5,6−トリカルボキシノルボルナン−2−酢酸
二無水物、2,3,4,5−テトラヒドロフランテトラカ
ルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]−オクト−7
−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、シ
ス−3,7−ジブチルシクロオクタ−1,5−ジエン−
1,2,5,6−テトラカルボン酸二無水物、下記式
(I)および(II)で表される化合物等の脂肪族または
脂環族テトラカルボン酸二無水物;
【0013】
【化2】
【0014】(式中、R3 およびR6 は、脂肪族環を有
する2価の有機基を示し、R4 およびR5 は、水素原子
またはアルキル基を示し、複数存在するR4 およびR5
は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。)
【0015】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、3,
3’,4,4’−ビフェニルスルホ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、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二
無水物、3,3’,4,4’−ジメチルジフェニルシラン
テトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−テトラ
フェニルシランテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,
4−フランテトラカルボン酸二無水物、4,4’−ビス
(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルスルフ
ィド二無水物、4,4’−ビス(3,4−ジカルボキシフ
ェノキシ)ジフェニルスルホン二無水物、4,4’−ビ
ス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルプロ
パン二無水物、3,3’,4,4’−パーフルオロイソプ
ロピリデンジフタル酸二無水物、3,3’,4,4’−ビ
フェニルテトラカルボン酸二無水物、ビス(フタル酸)
フェニルホスフィンオキサイド二無水物、p−フェニレ
ン−ビス(トリフェニルフタル酸)二無水物、m−フェ
ニレン−ビス(トリフェニルフタル酸)二無水物、ビス
(トリフェニルフタル酸)−4,4’−ジフェニルエー
テル二無水物、ビス(トリフェニルフタル酸)−4,
4’−ジフェニルメタン二無水物、エチレングリコール
−ビス(アンヒドロトリメリテート)、プロピレングリ
コール−ビス(アンヒドロトリメリテート)、1,4−
ブタンジオール−ビス(アンヒドロトリメリテート)、
1,6−ヘキサンジオール−ビス(アンヒドロトリメリ
テート)、1,8−オクタンジオール−ビス(アンヒド
ロトリメリテート)、2,2−ビス(4−ヒドロキシフ
ェニル)プロパン−ビス(アンヒドロトリメリテー
ト)、下記式(2)〜(5)で表される化合物などの芳
香族テトラカルボン酸二無水物を挙げることができる。
これらは1種単独でまたは2種以上組み合わせて用いら
れる。
【0016】
【化3】
【0017】[ジアミン化合物]本発明で用いられるポ
リアミック酸の合成に用いられるジアミン化合物として
は、例えばp−フェニレンジアミン、m−フェニレンジ
アミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’
−ジアミノジフェニルエタン、4,4’−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
ホン、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニ
ル、4,4’−ジアミノベンズアニリド、4,4’−ジア
ミノジフェニルエーテル、1,5−ジアミノナフタレ
ン、3,3−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、
5−アミノ−1−(4’−アミノフェニル)−1,3,3
−トリメチルインダン、6−アミノ−1−(4’−アミ
ノフェニル)−1,3,3−トリメチルインダン、3,
4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−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’−ジアミノベンゾフェノン、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]ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−アミ
ノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス
[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、
1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3
−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビ
ス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、9,9−ビス
(4−アミノフェニル)−10−ヒドロアントラセン、
2,7−ジアミノフルオレン、9,9−ビス(4−アミノ
フェニル)フルオレン、4,4’−メチレン−ビス(2
−クロロアニリン)、2,2’,5,5’−テトラクロロ
−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジクロロ−
4,4’−ジアミノ−5,5’−ジメトキシビフェニル、
3,3’−ジメトキシ−4,4’−ジアミノビフェニル、
1,4,4’−(p−フェニレンイソプロピリデン)ビス
アニリン、4,4’−(m−フェニレンイソプロピリデ
ン)ビスアニリン、2,2’−ビス[4−(4−アミノ
−2−トリフルオロメチルフェノキシ)フェニル]ヘキ
サフルオロプロパン、4,4’−ジアミノ−2,2’−ビ
ス(トリフルオロメチル)ビフェニル、4,4’−ビス
[(4−アミノ−2−トリフルオロメチル)フェノキ
シ]−オクタフルオロビフェニルなどの芳香族ジアミ
ン;
【0018】1,1−メタキシリレンジアミン、1,3−
プロパンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメ
チレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチ
レンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレン
ジアミン、4,4−ジアミノヘプタメチレンジアミン、
1,4−ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミ
ン、テトラヒドロジシクロペンタジエニレンジアミン、
ヘキサヒドロ−4,7−メタノインダニレンジメチレン
ジアミン、トリシクロ[6.2.1.02,7]−ウンデシレ
ンジメチルジアミン、4,4’−メチレンビス(シクロ
ヘキシルアミン)などの脂肪族および脂環式ジアミン;
【0019】2,3−ジアミノピリジン、2,6−ジアミ
ノピリジン、3,4−ジアミノピリジン、2,4−ジアミ
ノピリミジン、5,6−ジアミノ−2,3−ジシアノピラ
ジン、5,6−ジアミノ−2,4−ジヒドロキシピリミジ
ン、2,4−ジアミノ−6−ジメチルアミノ−1,3,5
−トリアジン、1,4−ビス(3−アミノプロピル)ピ
ペラジン、2,4−ジアミノ−6−イソプロポキシ−1,
3,5−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−メトキシ−
1,3,5−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−フェニ
ル−1,3,5−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−メ
チル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−1,3,5−
トリアジン、4,6−ジアミノ−2−ビニル−s−トリ
アジン、2,4−ジアミノ−5−フェニルチアゾール、
2,6−ジアミノプリン、5,6−ジアミノ−1,3−ジ
メチルウラシル、3,5−ジアミノ−1,2,4−トリア
ゾール、6,9−ジアミノ−2−エトキシアクリジンラ
クテート、3,8−ジアミノ−6−フェニルフェナント
リジン、1,4−ジアミノピペラジン、3,6−ジアミノ
アクリジン、ビス(4−アミノフェニル)フェニルアミ
ンおよび下記式(III)〜(IV)で表される化合物など
の、分子内に2つの1級アミノ基および該1級アミノ基
以外の窒素原子を有するジアミン;
【0020】
【化4】
【0021】(式中、R7 は、ピリジン、ピリミジン、
トリアジン、ピペリジンおよびピペラジンから選ばれる
窒素原子を含む環構造を有する1価の有機基を示し、X
は2価の有機基を示す。)
【0022】
【化5】
【0023】(式中、R8 は、ピリジン、ピリミジン、
トリアジン、ピペリジンおよびピペラジンから選ばれる
窒素原子を含む環構造を有する2価の有機基を示し、X
は2価の有機基を示し、複数存在するXは、同一でも異
なっていてもよい。)
【0024】下記式(V)で表されるモノ置換フェニレ
ンジアミン類;下記式(VI)で表されるジアミノオルガ
ノシロキサン;
【0025】
【化6】
【0026】(式中、R9 は、−O−、−COO−、−
OCO−、−NHCO−、−CONH−および−CO−
から選ばれる2価の有機基を示し、R10は、ステロイド
骨格、トリフルオロメチル基およびフルオロ基から選ば
れる基を有する1価の有機基または炭素数6〜30のア
ルキル基を示す。)
【0027】
【化7】
【0028】(式中、R11は炭素数1〜12の炭化水素
基を示し、複数存在するR11は、それぞれ同一でも異な
っていてもよく、pは1〜3の整数であり、qは1〜2
0の整数である。)
【0029】下記式(6)〜(10)で表される化合物
などを挙げることができる。これらのジアミン化合物
は、単独でまたは2種以上組み合わせて用いることがで
きる。
【0030】
【化8】
【0031】(式中、yは2〜12の整数であり、zは
1〜5の整数である。)
【0032】これらのうち、p−フェニレンジアミン、
4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミ
ノジフェニルスルフィド、1,5−ジアミノナフタレ
ン、2,7−ジアミノフルオレン、4,4’−ジアミノジ
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、9,9−ビス(4−ア
ミノフェニル)フルオレン、2,2−ビス[4−(4−
アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパ
ン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオ
ロプロパン、4,4’−(p−フェニレンジイソプロピ
リデン)ビスアニリン、4,4’−(m−フェニレンジ
イソプロピリデン)ビスアニリン、1,4−シクロヘキ
サンジアミン、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシ
ルアミン)、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベ
ンゼン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフ
ェニル、上記式(6)〜(10)で表される化合物、
2,6−ジアミノピリジン、3,4−ジアミノピリジン、
2,4−ジアミノピリミジン、3,6−ジアミノアクリジ
ン、上記式(III)で表される化合物のうち下記式(1
1)で表される化合物、上記式(IV)で表される化合物
のうち下記式(12)で表される化合物および上記式
(V)で表される化合物のうちドデカノキシ−2,4−
ジアミノベンゼン、ペンタデカノキシ−2,4−ジアミ
ノベンゼン、ヘキサデカノキシ−2,4−ジアミノベン
ゼン、オクタデカノキシ−2,4−ジアミノベンゼン、
下記式(13)〜(18)で表される化合物が好まし
い。
【0033】
【化9】
【0034】<ポリアミック酸>ポリアミック酸の合成
反応に供されるテトラカルボン酸二無水物とジアミン化
合物の使用割合は、ジアミン化合物に含まれるアミノ基
1当量に対して、テトラカルボン酸二無水物の酸無水物
基が0.2〜2当量となる割合が好ましく、さらに好ま
しくは0.6〜1.4当量となる割合である。ポリアミッ
ク酸の合成反応は、有機溶媒中において、通常−20〜
150℃、好ましくは0〜100℃の温度条件下で行わ
れる。ここで、有機溶媒としては、原料となるテトラカ
ルボン酸二無水物およびジアミン化合物と合成されるポ
リアミック酸をともに溶解できるものであれば特に制限
はなく、好ましいものとして例えばN−メチル−2−ピ
ロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメ
チルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、1,3−ジ
メチル−2−イミダゾリドン、γ−ブチロラクトン、テ
トラメチル尿素、ヘキサメチルホスホルトリアミドなど
の非プロトン系極性溶媒;m−クレゾール、キシレノー
ル、フェノール、ハロゲン化フェノールなどのフェノー
ル系溶媒を例示することができる。また、有機溶媒の使
用量(a)は、通常、テトラカルボン酸二無水物および
ジアミン化合物の総量(b)が反応溶液の全量(a+
b)に対して0.1〜30重量%になるような量である
ことが好ましい。
【0035】なお、前記有機溶媒には、得られるポリア
ミック酸の貧溶媒を、生成するポリアミック酸が析出し
ない範囲で併用することができる。かかる貧溶媒の具体
例としては、例えばメチルアルコール、エチルアルコー
ル、イソプロピルアルコール、シクロヘキサノール、ヘ
キサン、ヘプタン、オクタン、ベンゼン、トルエン、キ
シレンなどを挙げることができる。
【0036】以上のようにして、ポリアミック酸を溶解
してなる反応溶液が得られる。そして、この反応溶液を
大量の貧溶媒中に注いで析出物を得、この析出物を減圧
下乾燥することによりポリアミック酸を得ることができ
る。また、このポリアミック酸を再び有機溶媒に溶解さ
せ、次いで貧溶媒で析出させる工程を1回または数回行
うことにより、ポリアミック酸を精製することができ
る。なお、本発明で用いられるポリアミック酸は、その
カルボキシル基の一部または全部を任意の有機基でエス
テル化して用いてもよい。
【0037】<ポリイミド>本発明の膜形成用組成物を
構成するポリイミドは、上記ポリアミック酸を脱水閉環
することにより調製することができる。本発明で用いら
れるポリイミドは、イミド化率が低いものであってもよ
い。ここで、「イミド化率」とは、重合体におけるアミ
ック酸を形成してなる繰返し単位とイミド環を形成して
なる繰り返し単位の総数に対する、イミド環を形成して
なる繰り返し単位の数の割合を%で表したものとする。
このとき、イミド環の一部がイソイミド環であってもよ
い。脱水閉環反応の条件を調整することにより、イミド
化率を調整することができる。
【0038】ポリアミック酸の脱水閉環は、(i)ポリ
アミック酸を加熱する方法により、または(ii)ポリア
ミック酸を有機溶媒に溶解し、この溶液中に脱水剤およ
び脱水閉環触媒を添加し必要に応じて加熱する方法によ
り行われる。上記(i)のポリアミック酸を加熱する方
法における反応温度は、好ましくは100〜300℃と
され、より好ましくは150〜250℃とされる。反応
温度が100℃未満では脱水閉環反応が十分に進行し難
く、反応温度が300℃を超えると得られるイミド化重
合体の分子量が低下することがある。
【0039】一方、上記(ii)のポリアミック酸の溶液
中に脱水剤および脱水閉環触媒を添加する方法におい
て、脱水剤としては、例えば無水酢酸、無水プロピオン
酸、無水トリフルオロ酢酸などの酸無水物を用いること
ができる。脱水剤の使用量は、ポリアミック酸の繰り返
し単位1モルに対して0.01〜20モルとするのが好
ましい。また、脱水閉環触媒としては、例えばピリジ
ン、コリジン、ルチジン、トリエチルアミンなどの3級
アミンを用いることができる。しかし、これらに限定さ
れるものではない。脱水閉環触媒の使用量は、使用する
脱水剤1モルに対して0.01〜10モルとするのが好
ましい。なお、脱水閉環反応に用いられる有機溶媒とし
ては、ポリアミック酸の合成に用いられるものとして例
示した有機溶媒を挙げることができる。そして、脱水閉
環反応の反応温度は、通常0〜180℃、好ましくは1
0〜150℃とされる。また、このようにして得られる
反応溶液に対し、ポリアミック酸の精製方法と同様の操
作を行うことにより、ポリイミドを精製することができ
る。
【0040】<膜形成用組成物>本発明の膜形成用組成
物は、上記ポリアミック酸および/またはポリイミド
が、通常、有機溶媒中に溶解含有されて構成される。本
発明の膜形成用組成物を構成する有機溶媒としては、ポ
リアミック酸の合成反応に用いられるものとして例示し
た溶媒を挙げることができる。また、ポリアミック酸の
合成反応の際に併用することができるものとして例示し
た貧溶媒も適宜選択して併用することができる。
【0041】本発明の膜形成用組成物における固形分濃
度は、その用途や、粘性、揮発性などを考慮して選択さ
れるが、好ましくは1〜40重量%の範囲とされる。す
なわち、本発明の膜形成用組成物は、通常、基板表面に
塗布され、絶縁膜、液晶配向膜などの塗膜を形成するも
のであるが、固形分濃度が1重量%未満である場合に
は、この塗膜の膜厚が過小となって良好な塗膜を得難
い。固形分濃度が40重量%を超える場合には、塗膜の
膜厚が過大となり、また、膜形成用組成物の粘性が増大
して塗布特性が劣り易くなる。さらに、非感光の絶縁
膜、液晶配向膜などの塗膜を形成する際には、特に好ま
しい固形分濃度は1〜20重量%であり、感光性の保護
膜、絶縁膜などの塗膜を形成する際には、特に好ましい
固形分濃度は10〜35重量%とされる。また、本発明
の膜形成用組成物を調製する際の温度は、好ましくは、
0℃〜200℃、より好ましくは20℃〜60℃であ
る。
【0042】本発明の膜形成用組成物には、基板表面に
対する接着性を向上させる観点から、官能性シラン含有
化合物またはエポキシ基含有化合物が含有されていても
よい。かかる官能性シラン含有化合物としては、例えば
3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプ
ロピルトリエトキシシラン、2−アミノプロピルトリメ
トキシシラン、2−アミノプロピルトリエトキシシラ
ン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルト
リメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−ア
ミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−ウレイドプ
ロピルトリメトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリ
エトキシシラン、N−エトキシカルボニル−3−アミノ
プロピルトリメトキシシラン、N−エトキシカルボニル
−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−トリエ
トキシシリルプロピルトリエチレントリアミン、N−ト
リメトキシシリルプロピルトリエチレントリアミン、1
0−トリメトキシシリル−1,4,7−トリアザデカン、
10−トリエトキシシリル−1,4,7−トリアザデカ
ン、9−トリメトキシシリル−3,6−ジアザノニルア
セテート、9−トリエトキシシリル−3,6−ジアザノ
ニルアセテート、N−ベンジル−3−アミノプロピルト
リメトキシシラン、N−ベンジル−3−アミノプロピル
トリエトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピ
ルトリメトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロ
ピルトリエトキシシラン、N−ビス(オキシエチレン)
−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−ビス
(オキシエチレン)−3−アミノプロピルトリエトキシ
シランなどを挙げることができる。
【0043】また、エポキシ基含有化合物としては、例
えばエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエ
チレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレング
リコールジグリシジルエーテル、トリプロピレングリコ
ールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコール
ジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリ
シジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジ
ルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、2,2
−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、1,3,5,6−テトラグリシジル−2,4−ヘキサン
ジオール、N,N,N’,N’,−テトラグリシジル−m−
キシレンジアミン、1,3−ビス(N,N−ジグリシジル
アミノメチル)シクロヘキサン、N,N,N’,N’,−テ
トラグリシジル−4、4’−ジアミノジフェニルメタン
などを好ましいものとして挙げることができる。これら
官能性シラン含有化合物やエポキシ基含有化合物の配合
割合は、重合体100重量部に対して、好ましくは、4
0重量部以下、より好ましくは0.1〜30重量部であ
る。
【0044】なお、本発明の膜形成用組成物に感光性を
持たせる場合には、ナフトキノンジアジドスルホン酸エ
ステルなどのo−ジアゾキノン化合物などの感光剤や、
オニウム塩などの光酸発生剤が添加される。また、アル
カリ性溶液に対する溶解阻害効果を有し放射線の照射に
より分解してアルカリ可溶化する溶解性制御剤を添加す
ることにより、感光性組成物としてもよい。
【0045】<膜の形成>本発明の膜形成用組成物を用
いて膜を形成する方法としては、例えばロールコーター
法、スピンナー法、印刷法などの方法によって塗布し、
次いで、塗布面を加熱することにより塗膜を形成する方
法が挙げられる。ここに、基板としては、用途によって
異なるが、液晶表示素子の場合には、例えばフロートガ
ラス、ソーダガラスなどのガラス;ポリエチレンテレフ
タレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテル
スルホン、ポリカーボネートなどのプラスチックからな
る透明基板を用いることができる。また、半導体素子の
場合には、シリコン基板、アルミニウムで被覆された基
板、窒化シリコンや窒化チタンなどの塩基性基板、無機
窒化膜や有機反射防止膜で被覆された基板などを用いる
ことができる。また、透明電極基板としては、酸化スズ
(SnO2 )からなるNESA膜(米国PPG社登録商
標)、酸化インジウム−酸化スズ(In23−Sn
2)からなるITO膜などを用いることができる。本
発明の膜形成用組成物の塗布に際しては、基板表面と塗
膜との接着性をさらに良好にするために、基板の該表面
に、官能性シラン含有化合物、官能性チタン含有化合物
などを予め塗布することもできる。膜形成用組成物塗布
後の加熱温度は、好ましくは80〜300℃とされ、よ
り好ましくは120〜250℃とされる。なお、ポリア
ミック酸を含有する本発明の膜形成用組成物は、塗布後
に有機溶媒を除去することによって塗膜を形成するが、
さらに加熱することによって脱水閉環を進行させ、より
イミド化された塗膜とすることもできる。形成される塗
膜の膜厚は、用途によって異なるが、通常、0.001
〜50μmである。非感光性の絶縁膜、液晶配向膜など
に用いる場合には、0.005〜5μm程度が好まし
く、感光性の保護膜、絶縁膜などに用いる場合には、
0.5〜50μm程度である。
【0046】<パターンの形成>本発明の膜形成用組成
物に感光性を持たせてパターンを形成する場合には、通
常、上述したような方法で基板上に塗膜を形成し、所望
のパターンを有するフォトマスクを介して紫外線等の放
射線を照射した後、現像することによりパターンを形成
する。放射線としては、紫外線、水銀灯の輝線スペクト
ル、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー
などの遠紫外線、シンクロトロン放射線などのX線ある
いは荷電粒子線などの各種放射線を用いることができ
る。放射線照射の際の露光量は、好ましくは50〜10
00mJ/cm2 、更に好ましくは100〜600mJ
/cm2 である。また感光性化合物として放射線照射で
酸を発生する化合物を用いた場合などは、現像前に加熱
(ポストベーク)を行う事が好ましい。現像処理として
は、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMA
H)などのアミン系アルカリやNaOHなどの無機アル
カリからなるアルカリ水溶液に浸漬、あるいはアルカリ
水溶液を塗膜に塗布する方法が挙げられる。現像処理に
より、露光部分がアルカリ水溶液に溶出し、除去され
る。なお、現像処理の後、更に水洗などを行うことが不
純物除去の観点から好ましい。また、現像後、好ましく
は200〜450℃、更に好ましくは300〜450℃
で加熱する事により、パターンを形成する重合体のイミ
ド化率を上げることができる。本発明の膜形成組成物に
より、耐熱性、絶縁性、平坦性に優れるポリイミド膜の
パターン形成が可能である。
【0047】
【実施例】以下、実施例により、本発明をさらに具体的
に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではない。なお、実施例中の部および%は、特に断ら
ない限り、重量基準である。また、実施例および比較例
の各種測定は、下記の方法により行った。 (1)印刷性 膜形成用組成物を印刷機(日本写真印刷(株)製)を用
いてITO基板1万枚に塗布し、180℃で1時間焼成
し、得られた膜の周縁部にボタ落ちが見られるかどうか
を顕微鏡を用いて観察した。 (2)塗膜の表面平滑性 膜形成用組成物をシリコンウェハ基板に印刷法を用いて
塗布し、当該基板を180℃で1時間乾燥して得られた
塗膜について、測定点10点を選び、触針式膜厚計「ア
ルファステップ」(テンコール・インスツルメンツ社
製)で膜厚を測定し、膜厚の最大較差を求めた。 (3)基板との密着性 膜形成用組成物をITO基板に塗布、180℃で1時間
焼成後に得られた塗膜をJIS K−5400に準じて
碁盤目試験法により評価し、100個の碁盤目のうち剥
離しなかった碁盤目の数により、密着性を評価した。 (4)液晶の配向性 得られた塗膜を液晶配向膜として用いた液晶表示素子に
電圧をオン・オフ(印加・解除)したときの異常ドメイ
ンの有無を偏光顕微鏡で観察し、異常ドメインのない場
合を「良好」と判定した。 (5)液晶表示素子の電圧保持率 得られた塗膜を液晶配向膜として用いた液晶表示素子
に、5Vの電圧を60マイクロ秒の印加時間、167ミ
リ秒のスパンで印加した後、印加解除から167ミリ秒
後の電圧保持率を測定した。測定装置は(株)東陽テク
ニカ製VHR−1を使用した。 (6)体積固有抵抗 膜形成用組成物を、Asドープウエハー上に、スピンコ
ーターを用いて塗布したのち、180℃で2時間焼成を
行なって、膜厚3000Åの塗膜を形成した。次いで、
体積固有抵抗測定装置R12706(アドバンテスト
(株)製)、およびデータ処理装置としてDELL社製
パソコン XPST450を用い、形成した樹脂膜に、
印加電圧1Vの直流電圧を印加後、300秒後に飽和し
た値を測定して、樹脂膜の体積固有電流値とした。そし
て、得られた体積固有電流値より、樹脂膜の体積固有抵
抗値を次式から算出した。 体積固有抵抗値=(電圧×主電極の面積)/(樹脂膜厚
×体積固有電流値)
【0048】合成例1(特定酸無水物の合成) イタコン酸無水物2461g(22mol)とシクロペ
ンタジエン1745g(26mol)をトルエン310
0mlに溶解させ、加熱還流を5時間行った。反応液を
濃縮し、残液を冷却後に得られた結晶をヘキサンにて洗
浄し、乾燥することでディールズアルダー付加体を得ら
れた。これにバナジン酸アンモニウム81g、硝酸1.
6Lを加え、60℃で約4時間攪拌を行った後に約1/
3体積になるまで濃縮を行い、冷却すると結晶が析出し
た。濾別後に少量のアセトンで洗浄し、減圧乾燥しテト
ラカルボン酸を得た。これにトルエン7.6kg、無水
酢酸5.4kg加え、加熱還流を4時間行い、冷却する
と結晶が析出した。これを濾別し、減圧乾燥すること
で、下記式(1−1)で表される特定酸無水物(3-オキ
サビシクロ[3.2.1]オクタン-2,4-ジオン-6-スピロ-3'-
(テトラヒドロフラン-2',5'-ジオン))1040gを得
た。
【0049】
【化10】
【0050】合成例2(重合体の合成) テトラカルボン酸二無水物として、合成例1で得られた
特定酸無水物224.17g(1モル)、ジアミン化合
物としてp−フェニレンジアミン180.14g(1モ
ル)を、N−メチル−2−ピロリドン4500gに溶解
させ、60℃で6時間反応させた。次いで、反応溶液を
大過剰のメチルアルコールに注いで反応生成物を沈澱さ
せた。その後、メチルアルコールで洗浄し、減圧下40
℃で15時間乾燥させることにより、対数粘度0.20
dl/gのポリアミック酸390gを得た。得られたポ
リアミック酸30gをN−メチル−2−ピロリドン57
0gに溶解させ、ピリジン23.4gおよび無水酢酸1
8.1gを添加し110℃で4時間脱水閉環させ、上記
と同様にして沈殿、洗浄、減圧を行い、対数粘度0.2
5dl/g、イミド化率94%のポリイミド(A−1)
17.5gを得た。
【0051】合成例3(重合体の合成) 合成例2において、ジアミン化合物として4,4’−メ
チレンジアニリン198.27g(1モル)を用いた以
外は合成例2と同様にして、ポリアミック酸を得、さら
にこれを用いて合成例2と同様にしてイミド化反応を行
い、対数粘度0.22dl/g、イミド化率96%のポ
リイミド(A−2)17.9gを得た。
【0052】合成例4(重合体の合成) 合成例2において、ジアミンをp−フェニレンジアミン
54.7g(0.5モル)と4,4’−ジアミノジフェニ
ルメタン99.14g(0.5モル)とした以外は、合成
例2と同様にしてポリアミック酸を得、さらにこれを用
いて合成例2と同様にしてイミド化反応を行い、対数粘
度0.17dl/g、イミド化率93%のポリイミド
(A−3)21.0gを得た。
【0053】合成例5(重合体の合成) 合成例2において、ジアミン化合物として2,2−ビス
[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン4
10.52g(1.0モル)を用いた以外は合成例2と
同様にしてポリアミック酸を得、さらにこれを用いて合
成例2と同様にしてイミド化反応を行い、対数粘度0.
20dl/g、イミド化率96%のポリイミド(A−
4)20.9gを得た。
【0054】合成例6(重合体の合成) 合成例2において、ジアミン化合物としてp−フェニレ
ンジアミン54.7g(0.5モル)と2,2−ビス[4
−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン20
5.26(0.22モル)を用いた以外は合成例2と同
様にしてポリアミック酸を得、さらにこれを用いて合成
例2と同様にしてイミド化反応を行い、対数粘度0.2
1dl/g、イミド化率95%のポリイミド(A−5)
19.9gを得た。
【0055】合成例7(重合体の合成) 合成例2において、ジアミン化合物として4,4’−ジ
アミノジフェニルメタン99.14g(0.5モル)と
2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニ
ル]プロパン205.26(0.5モル)を用いた以外
は合成例2と同様にしてポリアミック酸を得、さらにこ
れを用いて合成例2と同様にしてイミド化反応を行い、
対数粘度0.18dl/g、イミド化率94%のポリイ
ミド(A−6)19.4gを得た。
【0056】比較例1 合成例2において、酸無水物として2,3,5−トリカル
ボキシシクロペンチル酢酸二無水物224.17g(1
モル)を用いた以外は合成例2と同様にしてポリアミッ
ク酸を得、さらにこれを用いて合成例2と同様にしてイ
ミド化反応を行い、対数粘度0.70dl/g、イミド
化率95%のポリイミド(B−1)19.1gを得た。
【0057】比較例2 酸無水物として2,3,5−トリカルボキシシクロペンチ
ル酢酸二無水物224.17g(1モル)、ジアミン化
合物として4,4’−メチレンジアニリン198.27
g(1モル)を用いた以外は合成例2と同様にしてポリ
アミック酸を得、さらにこれを用いて合成例2と同様に
してイミド化反応を行い、対数粘度0.60dl/g、
イミド化率96%のポリイミド(B−2)20.9gを
得た。
【0058】実施例1 合成例2で得られたポリイミドをγ−ブチロラクトンに
溶解させて固形分濃度4重量%の溶液とし、この溶液を
孔径1μmのフィルターを用いて濾過し、本発明の膜形
成用組成物を調製した。上記膜形成用組成物の印刷性を
評価したところ、10,000枚印刷した時点でもボタ
落ちの発生は見られなかった。当該膜形成用組成物を、
印刷法により、シリコンウェハ基板とITO膜からなる
透明電極付きガラス基板の透明電極面との両方に塗布
し、180℃のホットプレート上で10分間乾燥し、乾
燥平均膜厚500Åの塗膜を形成した。シリコンウェハ
基板上に形成した塗膜を用いて表面平滑性の評価を行っ
たところ、膜厚の最大較差は50Åと小さく、表面平滑
性に優れる結果となった。また、ガラス基板上に形成し
た塗膜を用いて密着性の評価を行ったところ、密着性は
良好であった。さらに、ガラス基板上に形成した塗膜
に、レーヨン製の布を巻き付けたロールを有するラビン
グマシーンにより、ロールの回転数400rpm、ステ
ージの移動速度3cm/秒、毛足押し込み長さ0.4m
mでラビング処理を行い、液晶配向膜を得た。上記液晶
配向膜塗布基板を、イソプロピルアルコール中に1分間
浸漬した後、双方の基板を100℃のホットプレート上
で5分間乾燥した。次に、一対のラビング処理された液
晶挟持基板の液晶配向膜を有するそれぞれの外縁に、直
径5.5μmの酸化アルミニウム球入りエポキシ樹脂接
着剤を塗布した後、一対の液晶挟持基板を液晶配向膜面
が相対するように重ね合わせて圧着し、接着剤を硬化さ
せた。次いで、液晶注入口より一対の基板間に、ネマテ
ィック型液晶(メルク社製、MLC−6221)を充填
した後、アクリル系光硬化接着剤で液晶注入口を封止
し、基板の外側の両面に偏光板を張り合わせ、液晶表示
素子を作製した。液晶の配向性および電圧保持率を評価
したところ、液晶の配向性は良好であり、電圧保持率は
98%以上と高い値を示した。さらに、ガラス基板上に
形成した塗膜を用いて体積固有抵抗値を測定したとこ
ろ、3×1014Ω・cmであった。結果を表1に示
す。
【0059】実施例2〜6、比較例1〜2 表1に記載の重合体を用いた以外は実施例1と同様にし
て、塗膜の形成と各種評価を行った。結果を表1に併せ
て示す。
【0060】
【表1】
【0061】
【発明の効果】本発明の膜形成用組成物は、平坦性に優
れ、印刷作業性に優れる。本発明の膜形成用組成物は、
薄膜トランジスタ型液晶表示素子や磁気ヘッド素子、集
積回路素子、固体撮像素子などの電子部品における絶縁
膜や保護膜、液晶表示素子における液晶配向膜や保護
膜、半導体のパッシベーション膜やバッファーコート膜
として特に好ましく用いることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4J043 PA02 PA04 PA08 PC015 PC016 PC035 PC036 PC075 PC076 QB15 QB26 RA05 RA06 RA34 RA35 SA06 SA14 SA31 SA42 SA46 SA47 SA52 SA54 SA63 SA72 SB01 SB02 TA22 TA71 TB01 TB02 UA022 UA032 UA041 UA042 UA051 UA061 UA062 UA081 UA082 UA121 UA122 UA131 UA132 UA141 UA151 UA152 UA231 UA241 UA261 UA262 UA331 UA361 UA381 UA391 UA591 UA622 UA761 UA762 UB011 UB021 UB061 UB121 UB131 UB132 UB151 UB152 UB162 UB171 UB172 UB241 UB281 UB282 UB301 UB302 UB312 UB351 UB382 XA13 XA16 XA19 YA05 ZA12 ZA31 ZB03 ZB11 ZB47

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記式(1)で表されるテトラカルボン
    酸二無水物と、ジアミンとを反応させて得られるポリア
    ミック酸および当該ポリアミック酸を脱水閉環させて得
    られる構造を有するポリイミドから選ばれる少なくとも
    一種の重合体を含有することを特徴とする、膜形成用組
    成物。 (式中、R1 およびR2 は各々独立に、炭素数1〜50
    の1価の有機基であり、aは0〜10の整数であり、b
    は1〜4の整数であり、cおよびdはそれぞれ独立に0
    〜2の整数であり(但し、c+d≧1である)、eは0
    〜8の整数である。)
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