KR101842740B1 - 조성물, 액정 배향 처리제, 액정 배향막, 및 액정 표시 소자 - Google Patents

Abstract

균일한 특성의 고품질 폴리이미드계 막, 특히 액정 배향막을 낮은 열처리 온도에 의해 형성할 수 있는 조성물, 특히 액정 배향 처리제를 제공한다.
식 [1] 로 나타내는 제 1 디아민 및 식 [2] 로 나타내는 제 2 디아민을 포함하는 디아민 성분과, 지환 구조를 갖는 테트라카르복실산 2무수물 성분을 반응시켜 얻어지는 폴리이미드 전구체, 및/또는 그 폴리이미드 전구체를 이미드화한 폴리이미드, 및 그 폴리이미드 전구체 및/또는 폴리이미드를 용해하는 고리형 케톤을 함유하는 것을 특징으로 한다.

(R₁, R₂ 는 각각 독립적으로 탄소수 1 ∼ 12 의 직사슬형 혹은 분기형의 탄화수소기이고, X 는 탄소수 8 ∼ 22 의 지방족기 또는 식 [2A] 로 나타내는 기이고, n 은 1 ∼ 4 의 정수이다.)

Description

조성물, 액정 배향 처리제, 액정 배향막, 및 액정 표시 소자{COMPOSITION, LIQUID CRYSTAL ALIGNING AGENT, LIQUID CRYSTAL ALIGNMENT FILM, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY ELEMENT}

본 발명은 막 형성에 이용되는 조성물, 특히, 액정 배향막 형성에 이용되는 액정 배향 처리제, 얻어지는 액정 배향막, 및 이 액정 배향막을 사용한 액정 표시 소자에 관한 것이다.

고분자 재료 등의 유기 재료로 이루어지는 막은 형성의 용이함이나 절연 성능 등이 주목받아, 전자 디바이스에 있어서 층간 절연막이나 보호막 등으로서 널리 사용되고 있다. 표시 디바이스로서 잘 알려진 액정 표시 소자에서는, 유기 재료로 이루어지는 유기막이 액정 배향막으로서 사용되고 있다.

액정 배향막은 액정 표시 소자에 있어서 액정을 협지하는 기판 표면에 형성되어, 액정을 일정한 방향으로 배향시킨다는 역할을 담당하고 있다. 또한, 액정 배향막에는 액정을 일정한 방향으로 배향시킨다는 역할 이외에도, 액정의 프레틸트각을 제어하는 역할이 있다.

또, 최근에는 액정 표시 소자가 고기능화되어, 그 이용 범위가 점점 확대되는 가운데, 액정 배향막에는 액정 표시 소자의 표시 불량을 억제하여 높은 표시 품위를 실현하기 위한 성능이나 신뢰성도 요구되고 있다.

현재, 공업적으로 이용되고 있는 주된 액정 배향막은, 내구성이 우수하고, 액정의 프레틸트각의 제어에 적합한 폴리이미드계 유기막이 널리 사용되고 있다. 이 폴리이미드계 유기막으로 이루어지는 액정 배향막은, 폴리이미드 전구체인 폴리아미드산 (폴리아믹산이라고도 한다) 및/또는 폴리아미드산을 이미드화한 폴리이미드 용액을 포함하는 조성물인 액정 배향 처리제로 형성된다. 즉, 폴리이미드계 액정 배향막은, 폴리이미드 용액 또는 폴리이미드 전구체인 폴리아미드산 용액으로 이루어지는 액정 배향 처리제를 기판에 도포하고, 통상적으로 200 ℃ ∼ 300 ℃ 정도의 높은 온도에서 소성함으로써 형성되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).

일본 공개특허공보 평09-278724호

폴리이미드계 액정 배향막을 형성하기 위한 소성 프로세스는, 액정 표시 소자를 제조하는 프로세스 중에서 특히 고온을 필요로 한다. 그 때문에, 액정 표시 소자의 기판을 통상적인 유리 기판 대신에 얇고 경량이지만 저내열의 플라스틱 기판을 사용하는 경우에, 보다 저온의 소성을 가능하게 하는 것이 요구되고 있다. 마찬가지로, 컬러 필터에 있어서의 색 특성 저하 등의 열화를 억제하기 위해서나, 액정 표시 소자의 제조에 있어서의 에너지 비용을 삭감하기 위해서도, 액정 배향막의 저온 소성화가 요구되고 있다. 또한, 액정 표시 소자의 신뢰성 저하 (장기 사용시의 특성 저하 등) 를 억제한다는 점에서도, 소성 프로세스의 저온화가 요구되고 있다.

또, 다른 전자 디바이스 등에 있어서의 층간 절연막이나 보호막 등의 막 형성에 있어서도, 그 열처리 프로세스의 저온화가 요구되고 있다. 저온 소성화는 전자 디바이스의 특성 저하를 방지하고, 에너지 비용 삭감에 유효해진다.

그래서, 본 발명은 저온에서의 가열에 의해 형성되는 폴리이미드계 유기막을 형성할 수 있는 조성물, 특히 저온에서의 가열에 의해 액정 배향막을 형성할 수 있는 액정 배향 처리제, 그 액정 배향 처리제로부터 얻어지는 액정 배향막, 및 이 액정 배향막을 사용한 액정 표시 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는 상기 목적을 달성하기 위해 예의 연구를 실시한 결과, 이하의 과정을 통해서 새로운 지견을 얻었다.

즉, 일반적으로, 폴리이미드계 막, 예를 들어, 액정 배향막의 형성은, 상기 서술한 바와 같이, 폴리이미드 또는 폴리이미드 전구체를 용매에 녹여 얻은 폴리이미드 용액, 또는 폴리이미드 전구체 용액을 사용하고, 이들 용액을 기판에 도포하고, 통상적으로 200 ℃ ∼ 300 ℃ 정도의 높은 온도에서 열처리함으로써 실시된다.

이 열처리에 의해, 막 형성에 폴리이미드 전구체 용액을 사용하는 경우에는, 예를 들어, 폴리아미드산의 탈수 폐고리 반응 (열 이미드화) 을 실시하고, 동시에 용매 제거를 실시하여 막 형성된다.

막 형성에 폴리이미드 용액을 사용하는 경우, 열처리에서는 용매를 제거하는 것이 주된 목적이 된다. 그 때문에, 폴리이미드 용액을 사용하는 경우의 열처리 온도는, 사용되는 용매의 비점의 영향을 받기는 하지만, 통상적으로는 폴리아미드산을 사용하는 경우에 비해 낮게 할 수 있다. 예를 들어, 일본 공개특허공보 평9-194725호에 개시되는 바와 같이, 200 ℃ 정도의 열처리 온도에 의해 막 형성할 수 있다. 따라서, 열처리 온도의 저온에서는, 폴리이미드 용액을 사용하는 것이 보다 바람직하다.

한편, 폴리이미드 용액을 조제하는 경우, 통상적으로는 잘 녹지 않는 폴리이미드를 용해하게 되기 때문에 용매의 선택이 중요해진다. 이를 위한 용매로는, N-메틸-2-피롤리돈 (이하, NMP 라고도 한다) 등의 고극성 용매가 사용되어 왔다. 고극성 용매의 비점은, 예를 들어, NMP 의 비점이 200 ℃ 이상인 것처럼 높다. NMP 를 용매에 사용한 폴리이미드 용액으로 막을 형성하는 경우, NMP 의 비점 근방의 200 ℃ 정도의 높은 열처리 온도가 필요해진다. 보다 낮은 온도인 경우, 얻어지는 막 중에는 용매 (NMP) 가 잔존한다. 그 결과, 액정 배향막 등의 경우, 특성의 저하를 일으켜, 액정 표시 소자의 특성은 저하된다.

또, 고극성 용매인 NMP 의 경우, 비교적 높은 표면 장력 특성을 갖고 있기 때문에, NMP 를 용매로 하는 폴리이미드 용액을 사용하여 막 형성하는 경우, 기판상에서의 젖음 확산 특성은 양호하지 않다. 사용하는 용매의 표면 장력을 보다 낮은 것으로 할 수 있으면, 기판에 대한 도포성은 보다 양호해진다. 그 결과, 크레이터링이나 핀 홀 등의 인쇄 도포시의 결함이 없는, 보다 균일한 특성의 고품질 폴리이미드계 막을 형성할 수 있다.

상기와 같이, 막 형성시의 열처리의 저온화나 도포성의 향상은, 전자 디바이스의 절연막이나 보호막, 특히, 액정 배향막 등을 목적으로 하는 폴리이미드계 막의 형성에 있어서는 중요해진다.

본 발명자는, 폴리이미드계 막, 특히, 폴리이미드계 액정 배향막의 형성에 있어서의, 열처리 온도의 저온화나 도포성을 향상시키기 위해 연구한 바, 특정 구조의 디아민 성분과 테트라카르복실산 2무수물 성분을 원료로 하여 얻어지는 폴리이미드 전구체 및/또는 그 폴리이미드 전구체를 이미드화한 폴리이미드가, 저비점이고 또한 저표면 장력 특성을 갖는 고리형 케톤을 포함하는 용매에 양호하게 용해되고, 그 결과, 이러한 목적을 충분히 달성할 수 있는 것을 알아내었다.

본 발명은 상기의 지견에 기초하는 것으로, 이하의 요지를 갖는 것이다.

(1) 하기 식 [1] 로 나타내는 제 1 디아민 및 하기 식 [2] 로 나타내는 제 2 디아민을 포함하는 디아민 성분과 지환 구조를 갖는 테트라카르복실산 2무수물 성분을 반응시켜 얻어지는 폴리이미드 전구체 및/또는 그 폴리이미드 전구체를 이미드화한 폴리이미드와, 그 폴리이미드 전구체 및/또는 폴리이미드를 용해하는 고리형 케톤 용매를 함유하는 것을 특징으로 하는 조성물.

[화학식 1]

(식 [1] 중, R₁ 및 R₂ 는 각각 독립적으로 탄소수 1 ∼ 12 의 직사슬형 또는 분기형의 탄화수소기이다.)

[화학식 2]

(식 [2] 중, X 는 치환기를 나타내고, 탄소수 8 ∼ 22 의 탄화수소기 또는 하기 식 [2A] 로 나타내는 기이고, n 은 1 ∼ 4 의 정수이다.)

[화학식 3]

(식 [2A] 중, Y¹ 은 단결합, -(CH₂)_a- (a 는 1 ∼ 15 의 정수이다), -O-, -CH₂O-, -COO- 또는 OCO- 이고, Y² 는 단결합 또는 (CH₂)_b- (b 는 1 ∼ 15 의 정수이다) 이고, Y³ 은 단결합, -(CH₂)_c- (c 는 1 ∼ 15 의 정수이다), -O-, -CH₂O-, -COO- 또는 OCO- 이다.

Y⁴ 는 벤젠 고리, 시클로헥산 고리 및 복소 고리로 이루어지는 군에서 선택되는 고리형 기 (이들 고리형기 상의 임의의 수소 원자는, 탄소수 1 ∼ 3 의 알킬기, 탄소수 1 ∼ 3 의 알콕실기, 탄소수 1 ∼ 3 의 불소 함유 알킬기, 탄소수 1 ∼ 3 의 불소 함유 알콕실기 또는 불소 원자로 치환되어 있어도 된다), 또는, 스테로이드 골격을 갖는 탄소수 12 ∼ 25 의 유기기에서 선택되는 2 가의 유기기이고, Y⁵ 는 벤젠 고리, 시클로헥산 고리 및 복소 고리로 이루어지는 군에서 선택되는 고리형 기 (이들 고리형기 상의 임의의 수소 원자는, 탄소수 1 ∼ 3 의 알킬기, 탄소수 1 ∼ 3 의 알콕실기, 탄소수 1 ∼ 3 의 불소 함유 알킬기, 탄소수 1 ∼ 3 의 불소 함유 알콕실기 또는 불소 원자로 치환되어 있어도 된다) 이고, Y⁶ 은 탄소수 1 ∼ 18 의 알킬기, 탄소수 1 ∼ 18 의 불소 함유 알킬기, 탄소수 1 ∼ 18 의 알콕실기 또는 탄소수 1 ∼ 18 의 불소 함유 알콕실기이고, n 은 0 ∼ 4 의 정수이다.)

(2) 상기 식 [1] 로 나타내는 구조의 디아민이 하기 식 [1A] 로 나타내는 구조의 디아민인 상기 (1) 에 기재된 조성물.

[화학식 4]

(식 [1A] 중, R₁ 은 탄소수 1 ∼ 12 의 직사슬형 혹은 분기형의 탄화수소기이고, R₅ 는 수소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 12 의 탄화수소기이다. R₃ 및 R₄ 는 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기이다.)

(3) 상기 식 [1A] 로 나타내는 구조의 디아민이 하기 식 [1B] 로 나타내는 구조의 디아민인 상기 (2) 에 기재된 조성물.

[화학식 5]

(4) 상기 식 [1] 로 나타내는 구조의 디아민이 하기 식 [1C] 로 나타내는 구조의 디아민인 상기 (1) 에 기재된 조성물.

[화학식 6]

(5) 상기 디아민 성분 중, 상기 식 [1] 로 나타내는 구조의 디아민이 20 ∼ 80 몰％ 인 상기 (1) ∼ (4) 중 어느 하나에 기재된 조성물.

(6) 상기 디아민 성분 중, 상기 식 [2] 로 나타내는 구조의 디아민이 10 ∼ 80 몰％ 인 상기 (1) ∼ (4) 중 어느 하나에 기재된 조성물.

(7) 상기 테트라카르복실산 2무수물이 하기 식 [3] 으로 나타내는 화합물인 상기 (1) ∼ (6) 중 어느 하나에 기재된 조성물.

[화학식 7]

(식 [3] 중, Z₁ 은 탄소수 4 ∼ 13 의 4 가의 유기기이고, 또한 탄소수 4 ∼ 10 의 비방향족 고리형 탄화수소기를 함유한다.)

(8) 상기 식 [3] 에 있어서의 Z₁ 이 하기 식 [3a] ∼ [3j] 로 나타내는 구조인 상기 (7) 에 기재된 조성물.

[화학식 8]

(식 [3a] 중, Z₂ ∼ Z₅ 는 수소 원자, 메틸기, 염소 원자 또는 벤젠 고리이고, 각각 동일하거나 상이하여도 되며, 식 [3g] 중, Z₆ 및 Z₇ 은 수소 원자 또는 메틸기이고, 각각 동일하거나 상이하여도 된다.)

(9) 상기 고리형 케톤 용매는 5 원자 고리 및 6 원자 고리의 고리형 케톤 중 적어도 일방의 고리형 케톤을 포함하는, 상기 (1) ∼ (8) 중 어느 하나에 기재된 조성물.

(10) 상기 (1) ∼ (9) 중 어느 하나에 기재된 조성물로 이루어지는 액정 배향 처리제.

(11) 상기 (10) 에 기재된 액정 배향 처리제로부터 얻어지는 액정 배향막.

(12) 전극을 구비한 1 쌍의 기판 사이에 액정층을 갖고 이루어지고, 상기 1 쌍의 기판 사이에 활성 에너지선 및 열 중 적어도 일방에 의해 중합하는 중합성 화합물을 포함하는 액정 조성물을 배치하고, 상기 전극간에 전압을 인가하면서 상기 중합성 화합물을 중합시키는 공정을 거쳐 제조되는 액정 표시 소자에 사용되는, 상기 (11) 에 기재된 액정 배향막.

(13) 상기 (11) 에 기재된 액정 배향막을 갖는 액정 표시 소자.

(14) 전극과 상기 액정 배향막을 구비한 1 쌍의 기판 사이에 액정층을 갖고 이루어지고, 상기 1 쌍의 기판 사이에 활성 에너지선 및 열 중 적어도 일방에 의해 중합하는 중합성 화합물을 포함하는 액정 조성물을 배치하고, 상기 전극간에 전압을 인가하면서 상기 중합성 화합물을 중합시키는 공정을 거쳐 제조되는, 상기 (13) 에 기재된 액정 표시 소자.

본 발명에 의하면, 도포성이 우수하고, 크레이터링이나 핀 홀 등의 인쇄 도포시의 결함이 없는, 보다 균일한 특성의 고품질 폴리이미드계 막을 낮은 열처리 온도에 의해 형성할 수 있는 조성물이 제공된다.

특히, 본 발명에 의하면, 도포성이 우수하고, 또한 저온 소성할 수 있기 때문에, 결함이 없는 전기적 특성이 우수한 액정 배향막을 형성할 수 있는 액정 배향 처리제가 제공된다. 본 발명의 액정 배향 처리제를 사용하여 얻어지는 액정 배향막으로부터는, 전기적 특성이 우수하기 때문에 높은 신뢰성을 갖는 액정 표시 소자가 얻어진다.

본 발명에서 사용되는 폴리이미드 전구체 및/또는 그 폴리이미드 전구체를 이미드한 폴리이미드 (이하, 총칭하여 본 발명의 폴리이미드라고 하는 경우가 있다) 를 얻기 위해서 사용하는 디아민 성분이나 테트라카르복실산 2무수물 성분에 대하여 설명한다.

＜제 1 디아민＞

본 발명의 폴리이미드를 얻기 위해서 사용되는 제 1 디아민은 하기 식 [1] 로 나타낸다. 식 [1] 로 나타내는 디아민은 폴리이미드의 용매에 대한 용해성을 향상시키기 위해서 사용된다.

[화학식 9]

식 [1] 중, R₁, R₂ 는 각각 독립적으로 탄소수 1 ∼ 12 의 탄화수소기이다.

제 1 디아민의 사용량은 폴리이미드를 얻기 위한 반응에 사용하는 디아민 성분 전체의 10 질량％ 이상인 것이 바람직하다. 후에 설명하는 식 [2] 로 나타내는 제 2 디아민의 사용량과의 관계에서 90 질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 제 1 디아민의 보다 바람직한 사용량은 30 ∼ 80 질량％ 이다.

제 1 디아민의 바람직한 예로는, N-알릴아닐린 구조를 갖는 화합물, 예를 들어 하기 식 [1A] 의 화합물을 들 수 있다.

[화학식 10]

식 [1A] 에 있어서, R₁ 은 탄소수 1 ∼ 12 의 탄화수소기를 나타낸다. 이 탄화수소기는, 탄소-탄소 이중 결합을 포함하고 있는 것이 바람직하고, 이 이중 결합은, 질소 원자로부터 2 번째 탄소와 3 번째 탄소간에 있는 것이 보다 바람직하다. 또, R₁ 의 탄소수는 액정 배향 처리제의 인쇄성의 점에서 6 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 3 이하이다.

R₅ 는 수소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 12 의 탄화수소기이다. 이 탄화수소기는 탄소-탄소 이중 결합을 포함하고 있어도 상관없다. 또, R₅ 의 탄소수는 6 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 3 이하이다. 특히 바람직한 R₅ 는 수소 원자이다.

R₃ 및 R₄ 는 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기이다. R₃, R₄ 는 모두 수소 원자가 바람직하다.

식 [1A] 에 있어서, 2 개의 아미노기의 바람직한 위치는, N-알릴기에 대해, 벤젠 고리 상의 2, 4 의 위치, 2, 5 의 위치, 또는 3,5 의 위치이다.

식 [1A] 로 나타내는 디아민의 바람직한 예로는, 하기 식 [1B] 의 구조를 들 수 있다.

[화학식 11]

보다 구체적으로는, 하기 식 [1B-1] ∼ [1B-8] 로 나타내는 화합물이다. 그 중에서도, 식 [1B-1] 의 디아민이 특히 바람직하다. 식 [1A] 로 나타내는 구조의 디아민에 대해서는 이들 예에 한정되는 것은 아니다.

[화학식 12]

또, 식 [1] 로 나타내는 디아민의 다른 예로는, 예를 들어, 하기 식 [1C] 구조의 디아민을 들 수 있다.

[화학식 13]

보다 구체적으로는, 하기 식 [1C-1] ∼ [1C-6] 으로 나타내는 화합물이다. 그 중에서도, 식 [1C-1] 의 디아민이 특히 바람직하다. 식 [1C] 로 나타내는 디아민은 이들 예에 한정되는 것은 아니다.

[화학식 14]

식 [1] 로 나타내는 디아민은, 폴리이미드로 했을 때의 용매에 대한 용해성, 액정 배향막으로 했을 경우에 있어서의 액정의 배향성, 전압 유지율, 축적 전하 등의 특성에 따라, 1 종류 또는 2 종류 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.

＜제 2 디아민＞

본 발명에서 사용되는 폴리이미드를 얻기 위해서 사용되는 제 2 디아민은 하기 식 [2] 로 나타낸다. 제 2 디아민은, 얻어지는 폴리이미드의 용매에 대한 용해성을 향상시키는 목적이나, 폴리이미드 막이 액정 배향막으로서 사용된 경우에 수직 배향성을 부여할 목적으로 사용된다.

[화학식 15]

식 [2] 에 있어서, X 는 탄소수 8 ∼ 22 의 탄화수소기 또는 하기 식 [2A] 로 나타내는 기이다. 그리고, n 은 1 ∼ 4 의 정수이다. 치환기 X 에 의해 소수성의 측사슬 구조가 형성되는 것이 바람직하다.

제 2 디아민의 사용량은, 폴리이미드를 얻는 반응에 사용하는 디아민 성분 전체의 10 질량％ 이상이 바람직하고, 제 1 디아민의 사용량과의 관계에서 90 질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 제 2 디아민의 보다 바람직한 사용량은 25 ∼ 80 질량％ 이다.

다음으로, 제 2 디아민에 있어서, 치환기 X 가 하기 식 [2A] 로 나타내어지는 경우, 그 구체적인 구조에 대하여 설명한다.

[화학식 16]

식 [2A] 중, Y¹ 은 단결합, -(CH₂)_a- (a 는 1 ∼ 15 의 정수이다), -O-, -CH₂O-, -COO- 및 OCO- 중 어느 것이다. 그 중에서도, 단결합, -(CH₂)_a- (a 는 1 ∼ 15 의 정수이다), -O-, -CH₂O- 및 COO- 중 어느 것이 측사슬 구조의 합성을 용이하게 하는 관점에서 바람직하다. 또, 단결합, -(CH₂)_a- (a 는 1 ∼ 10 의 정수이다), -O-, -CH₂O- 및 COO- 중 어느 것이 보다 바람직하다.

식 [2A] 중, Y² 는 단결합 및 (CH₂)_b- (b 는 1 ∼ 15 의 정수이다) 중 어느 것이다. 그 중에서도, 단결합 및 (CH₂)_b- (b 는 1 ∼ 10 의 정수이다) 중 어느 것인 것이 바람직하다.

Y³ 은 단결합, -(CH₂)_c- (c 는 1 ∼ 15 의 정수이다), -O-, -CH₂O-, -COO- 및 OCO- 중 어느 것이다. 그 중에서도, 단결합, -(CH₂)_c- (c 는 1 ∼ 15 의 정수이다), -O-, -CH₂O-, -COO- 및 OCO- 중 어느 것이 측사슬 구조의 합성을 용이하게 하는 관점에서 바람직하다. 또, 단결합, -(CH₂)_c- (c 는 1 ∼ 10 의 정수이다), -O-, -CH₂O-, -COO- 및 OCO- 중 어느 것이 보다 바람직하다.

식 [2A] 중, Y⁴ 는 벤젠 고리, 시클로헥산 고리 및 복소 고리로 이루어지는 군에서 선택되는 고리형 기 (이들 고리형기 상의 임의의 수소 원자는, 탄소수 1 ∼ 3 의 알킬기, 탄소수 1 ∼ 3 의 알콕실기, 탄소수 1 ∼ 3 의 불소 함유 알킬기, 탄소수 1 ∼ 3 의 불소 함유 알콕실기 및 불소 원자 중 어느 것에 의해 치환되어 있어도 된다), 또는 스테로이드 골격을 갖는 탄소수 12 ∼ 25 의 유기기에서 선택되는 2 가의 유기기이다. 그 중에서도, 벤젠 고리, 시클로헥산 고리 및 스테로이드 골격 중 어느 것을 갖는 탄소수 12 ∼ 25 의 2 가의 유기기가 바람직하다.

식 [2A] 중, Y⁵ 는 벤젠 고리, 시클로헥산 고리 및 복소 고리로 이루어지는 군에서 선택되는 고리형기로서, 이들 고리형기 상의 임의의 수소 원자가, 탄소수 1 ∼ 3 의 알킬기, 탄소수 1 ∼ 3 의 알콕실기, 탄소수 1 ∼ 3 의 불소 함유 알킬기, 탄소수 1 ∼ 3 의 불소 함유 알콕실기 및 불소 원자 중 어느 것으로 치환되어 있어도 된다.

식 [2A] 중, n 은 0 ∼ 4 의 정수이다. 바람직하게는, 0 ∼ 2 의 정수이다.

식 [2A] 중, Y⁶ 은 탄소수 1 ∼ 18 의 알킬기, 탄소수 1 ∼ 18 의 불소 함유 알킬기, 탄소수 1 ∼ 18 의 알콕실기 및 탄소수 1 ∼ 18 의 불소 함유 알콕실기 중 어느 것이다. 그 중에서도, 탄소수 1 ∼ 18 의 알킬기, 탄소수 1 ∼ 10 의 불소 함유 알킬기, 탄소수 1 ∼ 18 의 알콕실기 및 탄소수 1 ∼ 10 의 불소 함유 알콕실기 중 어느 것인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 12 의 알킬기 및 탄소수 1 ∼ 12 의 알콕실기 중 어느 것이다. 더욱 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 9 의 알킬기 및 탄소수 1 ∼ 9 의 알콕실기 중 어느 것이다.

식 [2] 의 치환기 X 를 구성하기 위한, 식 [2A] 에 있어서의 Y¹, Y², Y³, Y⁴, Y⁵, Y⁶ 및 n 의 바람직한 조합은, 이하의 표 1 ∼ 42 에 있어서 2-1 ∼ 2-629 로서 나타내는 바와 같다.

^{c 는 탄소수 1 ~ 10 의 정수}

다음으로, 식 [2] 로 나타내는 구조의 디아민의 구체예를 들지만, 이들 예에 한정되지 않는다.

즉, 2,3,5,6-테트라메틸-p-페닐렌디아민, 2,5-디메틸-p-페닐렌디아민, 2,4-디메틸-m-페닐렌디아민, 2,5-디아미노톨루엔, 2,6-디아미노톨루엔 외에, 하기 식 [2-1] ∼ [2-31] 로 나타내는 디아민을 들 수 있다.

[화학식 17]

(식 [2-1] ∼ [2-3] 중, R₁ 은 -O-, -OCH₂-, -CH₂O-, -COOCH₂- 또는 CH₂OCO- 이고, R₂ 는 탄소수 1 ∼ 22 의 직사슬형 혹은 분기형 알킬기, 탄소수 1 ∼ 22 의 직사슬형 혹은 분기형 알콕실기, 탄소수 1 ∼ 22 의 직사슬형 혹은 분기형 불소 함유 알킬기 또는 탄소수 1 ∼ 22 의 직사슬형 혹은 분기형 불소 함유 알콕실기이다.)

[화학식 18]

(식 [2-4] ∼ [2-6] 중, R₃ 은 -COO-, -OCO-, -COOCH₂-, -CH₂OCO-, -CH₂O-, -OCH₂- 또는 CH₂- 이고, R₄ 는 탄소수 1 ∼ 22 의 직사슬형 혹은 분기형 알킬기, 탄소수 1 ∼ 22 의 직사슬형 혹은 분기형 알콕실기, 탄소수 1 ∼ 22 의 직사슬형 혹은 분기형 불소 함유 알킬기 또는 탄소수 1 ∼ 22 의 직사슬형 혹은 분기형 불소 함유 알콕실기이다.)

[화학식 19]

(식 [2-7] 및 식 [2-8] 중, R₅ 는 -COO-, -OCO-, -COOCH₂-, -CH₂OCO-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CH₂- 또는 O- 이고, R₆ 은 불소기, 시아노기, 트리플루오로메틸기, 니트로기, 아조기, 포르밀기, 아세틸기, 아세톡시기 또는 수산기이다.)

[화학식 20]

(식 [2-9] 및 식 [2-10] 중, R₇ 은 탄소수 3 ∼ 12 의 직사슬형 또는 분기형 알킬기이고, 1,4-시클로헥실렌의 시스-트랜스 이성은 각각 트랜스 이성체이다.)

[화학식 21]

(식 [2-11] 및 식 [2-12] 중, R₈ 은 탄소수 3 ∼ 12 의 직사슬형 또는 분기형 알킬기이고, 1,4-시클로헥실렌의 시스-트랜스 이성은 각각 트랜스 이성체이다.)

[화학식 22]

(식 [2-13] 중, A₄ 는 불소 원자로 치환되어 있어도 되는 탄소수 3 ∼ 20 의 직사슬형 또는 분기형 알킬기이고, A₃ 은 1,4-시클로헥실렌기 또는 1,4-페닐렌기이고, A₂ 는 산소 원자 또는 COO-* (단, 「*」 를 붙인 결합수가 A₃ 과 결합한다) 이고, A₁ 은 산소 원자 또는 COO-* (단, 「*」 를 붙인 결합수가 (CH₂)a₂) 와 결합한다) 이다. 또, a₁ 은 0 또는 1 의 정수이고, a₂ 는 2 ∼ 10 의 정수이며, a₃ 은 0 또는 1 의 정수이다.)

[화학식 23]

[화학식 24]

[화학식 25]

[화학식 26]

[화학식 27]

식 [2] 로 나타내는 디아민은, 폴리이미드로 했을 때의 용매에 대한 용해성, 액정 배향막으로 했을 경우에 있어서의 액정의 배향성, 전압 유지율, 축적 전하 등의 특성에 따라, 1 종류 또는 2 종류 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.

＜기타 디아민＞

본 발명의 조성물은 제 1 디아민과 제 2 디아민을 포함하는 디아민 성분과, 지환 구조를 갖는 테트라카르복실산 2무수물 성분을 반응시켜 얻어지는 폴리이미드를 함유한다. 이 때, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 한에 있어서, 상기 이외의 다른 디아민 (기타 디아민이라고도 한다) 을 병용할 수 있다.

상기 기타 디아민의 구체예를 이하에 든다.

기타 디아민으로는, 예를 들어, m-페닐렌디아민, p-페닐렌디아민, 2,5-디아미노페놀, 2,4-디아미노페놀, 3,5-디아미노페놀, 3,5-디아미노벤질알코올, 2,4-디아미노벤질알코올, 4,6-디아미노레조르시놀, 2,5-디아미노벤조산, 2,4-디아미노벤조산, 3,5-디아미노벤조산, 4,4'-디아미노비페닐, 3,3'-디메틸-4,4'-디아미노비페닐, 3,3'-디메톡시-4,4'-디아미노비페닐, 3,3'-디하이드록시-4,4'-디아미노비페닐, 3,3'-디카르복시-4,4'-디아미노비페닐, 3,3'-디플루오로-4,4'-비페닐, 3,3'-트리플루오로메틸-4,4'-디아미노비페닐, 3,4'-디아미노비페닐, 3,3'-디아미노비페닐, 2,2'-디아미노비페닐, 2,3'-디아미노비페닐, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 3,3'-디아미노디페닐메탄, 3,4'-디아미노디페닐메탄, 2,2'-디아미노디페닐메탄, 2,3'-디아미노디페닐메탄, 4,4'-디아미노디페닐에테르, 3,3'-디아미노디페닐에테르, 3,4'-디아미노디페닐에테르, 2,2'-디아미노디페닐에테르, 2,3'-디아미노디페닐에테르, 4,4'-술포닐디아닐린, 3,3'-술포닐디아닐린, 비스(4-아미노페닐)실란, 비스(3-아미노페닐)실란, 디메틸-비스(4-아미노페닐)실란, 디메틸-비스(3-아미노페닐)실란, 4,4'-티오디아닐린, 3,3'-티오디아닐린, 4,4'-디아미노디페닐아민, 3,3'-디아미노디페닐아민, 3,4'-디아미노디페닐아민, 2,2'-디아미노디페닐아민, 2,3'-디아미노디페닐아민, N-메틸(4,4'-디아미노디페닐)아민, N-메틸(3,3'-디아미노디페닐)아민, N-메틸(3,4'-디아미노디페닐)아민, N-메틸(2,2'-디아미노디페닐)아민, N-메틸(2,3'-디아미노디페닐)아민, 4,4'-디아미노벤조페논, 3,3'-디아미노벤조페논, 3,4'-디아미노벤조페논, 1,4-디아미노나프탈렌, 2,2'-디아미노벤조페논, 2,3'-디아미노벤조페논, 1,5-디아미노나프탈렌, 1,6-디아미노나프탈렌, 1,7-디아미노나프탈렌, 1,8-디아미노나프탈렌, 2,5-디아미노나프탈렌, 2,6-디아미노나프탈렌, 2,7-디아미노나프탈렌, 2,8-디아미노나프탈렌, 1,2-비스(4-아미노페닐)에탄, 1,2-비스(3-아미노페닐)에탄, 1,3-비스(4-아미노페닐)프로판, 1,3-비스(3-아미노페닐)프로판, 1,4-비스(4-아미노페닐)부탄, 1,4-비스(3-아미노페닐)부탄, 비스(3,5-디에틸-4-아미노페닐)메탄, 1,4-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 1,4-비스(4-아미노페닐)벤젠, 1,3-비스(4-아미노페닐)벤젠, 1,4-비스(4-아미노벤질)벤젠, 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 4,4'-[1,4-페닐렌비스(메틸렌)]디아닐린, 4,4'-[1,3-페닐렌비스(메틸렌)]디아닐린, 3,4'-[1,4-페닐렌비스(메틸렌)]디아닐린, 3,4'-[1,3-페닐렌비스(메틸렌)]디아닐린, 3,3'-[1,4-페닐렌비스(메틸렌)]디아닐린, 3,3'-[1,3-페닐렌비스(메틸렌)]디아닐린, 1,4-페닐렌비스[(4-아미노페닐)메타논], 1,4-페닐렌비스[(3-아미노페닐)메타논], 1,3-페닐렌비스[(4-아미노페닐)메타논], 1,3-페닐렌비스[(3-아미노페닐)메타논], 1,4-페닐렌비스(4-아미노벤조에이트), 1,4-페닐렌비스(3-아미노벤조에이트), 1,3-페닐렌비스(4-아미노벤조에이트), 1,3-페닐렌비스(3-아미노벤조에이트), 비스(4-아미노페닐)테레프탈레이트, 비스(3-아미노페닐)테레프탈레이트, 비스(4-아미노페닐)이소프탈레이트, 비스(3-아미노페닐)이소프탈레이트, N,N'-(1,4-페닐렌)비스(4-아미노벤즈아미드), N,N'-(1,3-페닐렌)비스(4-아미노벤즈아미드), N,N'-(1,4-페닐렌)비스(3-아미노벤즈아미드), N,N'-(1,3-페닐렌)비스(3-아미노벤즈아미드), N,N'-비스(4-아미노페닐)테레프탈아미드, N,N'-비스(3-아미노페닐)테레프탈아미드, N,N'-비스(4-아미노페닐)이소프탈아미드, N,N'-비스(3-아미노페닐)이소프탈아미드, 9,10-비스(4-아미노페닐)안트라센, 4,4'-비스(4-아미노페녹시)디페닐술폰, 2,2'-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]프로판, 2,2'-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]헥사플루오로프로판, 2,2'-비스(4-아미노페닐)헥사플루오로프로판, 2,2'-비스(3-아미노페닐)헥사플루오로프로판, 2,2'-비스(3-아미노-4-메틸페닐)헥사플루오로프로판, 2,2'-비스(4-아미노페닐)프로판, 2,2'-비스(3-아미노페닐)프로판, 2,2'-비스(3-아미노-4-메틸페닐)프로판, 1,3-비스(4-아미노페녹시)프로판, 1,3-비스(3-아미노페녹시)프로판, 1,4-비스(4-아미노페녹시)부탄, 1,4-비스(3-아미노페녹시)부탄, 1,5-비스(4-아미노페녹시)펜탄, 1,5-비스(3-아미노페녹시)펜탄, 1,6-비스(4-아미노페녹시)헥산, 1,6-비스(3-아미노페녹시)헥산, 1,7-비스(4-아미노페녹시)헵탄, 1,7-(3-아미노페녹시)헵탄, 1,8-비스(4-아미노페녹시)옥탄, 1,8-비스(3-아미노페녹시)옥탄, 1,9-비스(4-아미노페녹시)노난, 1,9-비스(3-아미노페녹시)노난, 1,10-(4-아미노페녹시)데칸, 1,10-(3-아미노페녹시)데칸, 1,11-(4-아미노페녹시)운데칸, 1,11-(3-아미노페녹시)운데칸, 1,12-(4-아미노페녹시)도데칸, 1,12-(3-아미노페녹시)도데칸 등의 방향족 디아민；비스(4-아미노시클로헥실)메탄, 비스(4-아미노-3-메틸시클로헥실)메탄 등의 지환식 디아민；1,3-디아미노프로판, 1,4-디아미노부탄, 1,5-디아미노펜탄, 1,6-디아미노헥산, 1,7-디아미노헵탄, 1,8-디아미노옥탄, 1,9-디아미노노난, 1,10-디아미노데칸, 1,11-디아미노운데칸, 1,12-디아미노도데칸 등의 지방족 디아민；등을 들 수 있다.

또, 다른 디아민으로서, 디아민 측사슬에 알킬기, 불소 함유 알킬기, 방향 고리, 지방족 고리 혹은 복소 고리를 갖는 것, 또는, 이들로 이루어지는 대고리형 치환체를 갖는 것 등을 들 수도 있다. 구체적으로는, 하기 식 [DA1] ∼ [DA15] 로 나타내는 디아민을 예시할 수 있다.

[화학식 28]

(식 [DA1] ∼ [DA6] 중, A₂ 는 -COO-, -OCO-, -CONH-, -NHCO-, -CH₂-, -O-, -CO- 또는 NH- 이고, A₃ 은 탄소수 1 ∼ 22 의 직사슬형 혹은 분기형 알킬기, 또는 탄소수 1 ∼ 22 의 직사슬형 혹은 분기형 불소 함유 알킬기이다.)

[화학식 29]

(식 [DA7] 중, p 는 1 ∼ 10 의 정수이다.)

[화학식 30]

(식 [DA11] 중, m 은 0 ∼ 3 의 정수이고, 식 [DA15] 중, n 은 1 ∼ 5 의 정수이다.)

또한 본 발명의 효과를 저해하지 않는 한에 있어서, 하기 식 [DA16] ∼ [DA20] 으로 나타내는 분자 내에 카르복실기를 갖는 디아민을 사용할 수도 있다.

[화학식 31]

(식 [DA16] 중, m1 은 1 ∼ 4 의 정수이다. 식 [DA17] 중, A₄ 는 단결합, -CH₂-, -C₂H₄-, -C(CH₃)₂-, -CF₂-, -C(CF₃)-_, -O-, -CO-, -NH-, -N(CH₃)-_, -CONH-, -NHCO-, -CH₂O-, -OCH₂-, -COO-, -OCO-, -CON(CH₃)- 또는 N(CH₃)CO- 이고, m₂ 및 m₃ 은 각각 0 ∼ 4 의 정수이며, 또한, m₂＋m₃ 은 1 ∼ 4 의 정수이다.

식 [DA18] 중, m₄ 및 m₅ 는 각각 1 ∼ 5 의 정수이다.

식 [DA19] 중, A₅ 는 탄소수 1 ∼ 5 의 직사슬형 혹은 분기형 알킬기이고, m₆ 은 1 ∼ 5 의 정수이다.

식 [DA20] 중, A₆ 은, 단결합, -CH₂-, -C₂H₄-, -C(CH₃)₂-, -CF₂-, -C(CF₃)-_, -O-, -CO-, -NH-, -N(CH₃)-, -CONH-, -NHCO-, -CH₂O-, -OCH₂-, -COO-, -OCO-, -CON(CH₃)- 또는 N(CH₃)CO- 이고, m₇ 은 1 ∼ 4 의 정수이다.)

또, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 한에 있어서, 하기 식 [DA21] 또는 식 [DA22] 로 나타내는 디아민을 사용할 수도 있다.

[화학식 32]

또한, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 한에 있어서, 하기 식 [DA23] ∼ 식 [DA27] 로 나타내는 디아민을 사용할 수도 있다.

[화학식 33]

(식 [DA23] ∼ 식 [DA27] 중, A₁ 은 탄소수 1 ∼ 22 의 직사슬형 혹은 분기형 알킬기 또는 탄소수 1 ∼ 22 의 직사슬형 혹은 분기형 불소 함유 알킬기이다.)

상기의 기타 디아민은, 폴리이미드로 했을 때의 용매에 대한 용해성, 액정 배향막으로 했을 때의 액정 배향성, 전압 유지율, 축적 전하 등의 액정 배향막에 있어서의 중요한 특성에 따라, 1 종류 또는 2 종류 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.

＜테트라카르복실산 2무수물＞

본 발명의 폴리이미드를 얻기 위해서, 테트라카르복실산 2무수물 성분으로서 지환 구조를 갖는 테트라카르복실산 2무수물 (특정 테트라카르복실산 2무수물이라고도 한다) 이 사용된다. 이러한 특정 테트라카르복실산 2무수물로는, 하기 식 [3] 으로 나타내는 지환 구조를 갖는 테트라카르복실산 2무수물이 바람직하다.

[화학식 34]

식 [3] 중, Z₁ 은 탄소수 4 ∼ 13 의 4 가의 유기기이고, 또한, 탄소수 4 ∼ 10 의 비방향족 고리형 탄화수소기를 함유한다.

구체적으로는, 하기 식 [3a] ∼ [3j] 로 나타내는 구조이다.

[화학식 35]

식 [3a] 중, Z₂ ∼ Z₅ 는 수소 원자, 메틸기, 염소 원자 및 벤젠 고리로 이루어지는 군에서 선택되는 기이며, 각각 동일하거나 상이하여도 된다.

식 [3g] 중, Z₆ 및 Z₇ 은 수소 원자 또는 메틸기이며, 각각 동일하거나 상이하여도 된다.

식 [3] 중, Z₁ 의 특히 바람직한 구조는, 중합 반응성이나 합성의 용이성에서, 식 [3a], 식 [3c], 식 [3d], 식 [3e], 식 [3f] 또는 식 [3g] 로 나타내는 것이다. 그 중에서도, 식 [3a] 또는 식 [3f] 가 바람직하고, 식 [3a] 가 가장 바람직하다.

식 [3] 으로 나타내는 테트라카르복실산 2무수물을 사용하는 경우, 그 사용량은 테트라카르복실산 2무수물 성분의 전체 중 40 질량％ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 50 질량％ 이상이다. 폴리이미드 합성에 사용하는 테트라카르복실산 2무수물 성분 전부를 식 [3] 의 테트라카르복실산 2무수물로 하는 것도 가능하다.

본 발명에 있어서는, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 한에 있어서, 특정 테트라카르복실산 2무수물 이외의 기타 테트라카르복실산 2무수물을 사용할 수 있다.

기타 테트라카르복실산 2무수물의 구체예로는, 예를 들어, 피로멜리트산, 2,3,6,7-나프탈렌테트라카르복실산, 1,2,5,6-나프탈렌테트라카르복실산, 1,4,5,8-나프탈렌테트라카르복실산, 2,3,6,7-안트라센테트라카르복실산, 1,2,5,6-안트라센테트라카르복실산, 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산, 2,3,3',4-비페닐테트라카르복실산, 비스(3,4-디카르복시페닐)에테르, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르복실산, 비스(3,4-디카르복시페닐)술폰, 비스(3,4-디카르복시페닐)메탄, 2,2-비스(3,4-디카르복시페닐)프로판, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-2,2-비스(3,4-디카르복시페닐)프로판, 비스(3,4-디카르복시페닐)디메틸실란, 비스(3,4-디카르복시페닐)디페닐실란, 2,3,4,5-피리딘테트라카르복실산, 2,6-비스(3,4-디카르복시페닐)피리딘, 3,3',4,4'-디페닐술폰테트라카르복실산, 3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실산, 1,3-디페닐-1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산 등을 들 수 있다.

본 발명의 조성물에 있어서는, 상기 기타 테트라카르복실산 2무수물 중에서, 예를 들어, 액정 배향막의 경우, 액정 배향성, 전압 유지 특성 및 축적 전하 등의 특성을 고려하여, 1 종류 또는 2 종류 이상을 선택하여 사용할 수 있다.

＜폴리이미드 전구체 및 폴리이미드＞

본 발명의 조성물에서 사용되는 폴리이미드 전구체 및 폴리이미드는, 바람직하게는 이하와 같이 하여 얻어진다. 여기서, 폴리이미드 전구체란, 폴리이미드산 (폴리아믹산이라고도 한다) 을 나타낸다. 즉, 폴리이미드 전구체는, 상기 식 [1] 로 나타내는 제 1 디아민과 상기 식 [2] 로 나타내는 제 2 디아민을 포함하는 디아민 성분과, 상기한 지환 구조를 갖는 테트라카르복실산 2무수물 성분을 반응시킴으로써 얻어진다.

이 경우, 제 1 디아민의 사용량이 디아민 성분 전체의 20 몰％ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30 몰％ 이상이다. 또, 제 2 디아민의 바람직한 사용량과의 관계에서 80 몰％ 이하가 바람직하다. 또, 제 2 디아민의 사용량은 디아민 성분 전체의 10 몰％ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 25 몰％ 이상이다. 또, 제 1 디아민의 바람직한 사용량과의 관계에서 80 몰％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

디아민 성분과 테트라카르복실산 2무수물의 반응에 의해 폴리이미드 전구체를 제조하는 구체적 방법은 공지된 합성 수법을 이용할 수 있다. 예를 들어, 디아민 성분과 테트라카르복실산 2무수물을 유기 용매 중에서 반응시키는 방법의 사용이 가능하다. 이 방법은, 유기 용매 중에서 비교적 효율적으로 반응이 진행됨과 함께, 부생성물의 발생이 적은 점에서 바람직하다.

디아민 성분과 테트라카르복실산 2무수물의 반응에 사용하는 유기 용매로는, 생성된 폴리아미드산이 용해되는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 그 구체예로는, 예를 들어, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈, N-에틸-2-피롤리돈, 디메틸술폭사이드, γ-부티로락톤, 1,3-디메틸-이미다졸리디논, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 시클로펜타논 또는 4-하이드록시-4-메틸-2-펜타논 등이다. 이들은 단독으로 사용해도 되고, 혼합하여 사용해도 된다.

또, 폴리이미드 전구체를 용해시키지 않는 용매라도, 생성된 폴리아미드산이 석출되지 않는 범위이면, 상기 용매에 혼합하여 사용할 수도 있다. 또한, 유기 용매 중의 수분은 중합 반응을 저해하고, 생성된 폴리이미드 전구체를 가수 분해시키는 원인이 되므로, 유기 용매는 탈수 건조시킨 것을 사용하는 것이 바람직하다.

디아민 성분과 테트라카르복실산 2무수물을 유기 용매 중에서 반응시킬 때에는, 디아민 성분을 유기 용매에 분산 또는 용해시킨 용액을 교반시키고, 테트라카르복실산 2무수물을 그대로, 또는, 유기 용매에 분산 혹은 용해시켜, 첨가하는 방법을 이용하는 것이 가능하다. 또, 반대로, 테트라카르복실산 2무수물을 유기 용매에 분산 또는 용해시킨 용액에 디아민 성분을 첨가하는 방법이나, 테트라카르복실산 2무수물과 디아민 성분을 교대로 첨가하는 방법 등도 들 수 있다. 본 발명에서는, 이들 중 어느 것의 방법을 이용해도 된다. 또, 디아민 성분 또는 테트라카르복실산 2무수물이 복수 종의 화합물로 이루어지는 경우에는, 미리 혼합한 상태로 반응시켜도 되고, 개별적으로 순차 반응시켜도 되고, 또한 개별적으로 반응시킨 저분자량체를 혼합 반응시켜 고분자량체로 해도 된다.

디아민 성분과 테트라카르복실산 2무수물을 반응시키는 온도는 －20 ∼ 150 ℃ 의 범위 내에서 임의로 선택할 수 있지만, 반응 효율을 고려하여 －5 ∼ 100 ℃ 의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또, 반응은 임의의 농도로 실시할 수 있다. 단, 농도가 지나치게 낮으면, 고분자량의 폴리이미드 전구체를 얻는 것이 어려워진다. 한편, 농도가 지나치게 높으면, 반응액의 점성이 지나치게 높아져 균일한 교반이 곤란해진다. 따라서, 바람직하게는 1 ∼ 50 질량％, 보다 바람직하게는 5 ∼ 30 질량％ 이다. 또한, 반응 초기는 고농도로 실시하고, 그 후에 유기 용매를 추가하는 것도 가능하다.

폴리이미드 전구체를 얻기 위한 중합 반응에 있어서는, 디아민 성분의 합계 몰수와 테트라카르복실산 2무수물의 합계 몰수의 비가 0.8 ∼ 1.2 인 것이 바람직하다. 통상적인 중축합 반응과 마찬가지로, 이 몰비가 1.0 에 가까울수록 생성되는 중합체의 분자량은 커진다. 따라서, 경우에 따라 적절히 선택하여 합계 몰비를 결정하는 것이 가능하다.

본 발명에서 사용되는 폴리이미드는 상기한 폴리이미드 전구체를 탈수 폐고리시켜 이미드화함으로써 얻어진다. 이 경우, 폴리이미드 전구체의 탈수 폐고리율 (이미드화율) 은 반드시 100 ％ 일 필요는 없고, 용도나 목적에 따라, 예를 들어 35 ∼ 95 ％ 의 범위에서, 보다 바람직하게는 45 ∼ 80 ％ 의 범위에서 조정할 수 있다.

폴리이미드 전구체를 이미드화시키는 방법으로는, 폴리이미드 전구체 용액을 그대로 가열하는 열 이미드화, 폴리이미드 전구체 용액에 촉매를 첨가하는 촉매 이미드화 등을 들 수 있다.

폴리이미드 전구체를 용액 중에서 열 이미드화시킬 경우의 온도는 100 ∼ 400 ℃, 바람직하게는 120 ∼ 250 ℃ 이다. 폴리이미드 전구체의 이미드화에 있어서는, 이미드화 반응에 의해 생성되는 물을 반응계 외로 제거하면서 실시하는 것이 바람직하다.

폴리이미드 전구체의 촉매 이미드화는, 폴리이미드 전구체 용액에 염기성 촉매와 산 무수물을 첨가하고, －20 ∼ 250 ℃, 바람직하게는 0 ∼ 180 ℃ 에서 교반함으로써 실시할 수 있다. 염기성 촉매의 양은 아미드산기의 0.5 ∼ 30 몰배, 바람직하게는 2 ∼ 20 몰배이고, 산 무수물의 양은 아미드산기의 1 ∼ 50 몰배, 바람직하게는 3 ∼ 30 몰배이다.

염기성 촉매로는, 피리딘, 트리에틸아민, 트리메틸아민, 트리부틸아민, 트리옥틸아민 등을 들 수 있으며, 그 중에서도 피리딘은 반응을 진행시키는데 적당한 염기성을 갖는 점에서 바람직하다. 산 무수물로는, 무수 아세트산, 무수 트리멜리트산, 무수 피로멜리트산 등을 들 수 있으며, 그 중에서도 무수 아세트산은 반응 종료 후의 정제가 용이해지는 점에서 바람직하다. 촉매 이미드화에 의한 이미드화율은 촉매량과 반응 온도, 반응 시간을 조절함으로써 제어 가능하다.

폴리이미드의 반응 용액으로부터, 생성된 폴리이미드를 회수하는 경우에는, 반응 용액을 빈 (貧) 용매에 투입하여 침전시키면 된다. 침전에 사용하는 빈용매로는 메탄올, 아세톤, 헥산, 부틸셀로솔브, 헵탄, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 에탄올, 톨루엔, 벤젠, 물 등을 들 수 있다. 빈용매에 투입하여 침전시킨 중합체는 여과하여 회수한 후, 상압 혹은 감압하에서, 상온 혹은 가열하여 건조시킬 수 있다. 또, 침전 회수한 중합체를 용매에 재용해시키고, 재침전 회수하는 조작을 2 ∼ 10 회 반복하면, 중합체 중의 불순물을 줄일 수 있다. 이 때의 빈용매로는, 예를 들어, 알코올류, 케톤류, 탄화수소 등을 들 수 있고, 이들 중에서 선택되는 3 종류 이상의 빈용매를 사용하면, 보다 한층 정제 효율이 올라 바람직하다.

폴리이미드 전구체 및 폴리이미드의 분자량은, 이것을 사용하여 얻어지는 도포막의 강도, 도포막 형성시의 작업성 및 도포막의 균일성을 고려하여, GPC (Gel Permeation Chromatography) 법으로 측정한 중량 평균 분자량으로 5,000 ∼ 1,000,000 으로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10,000 ∼ 150,000 이다.

＜막 형성용 조성물＞

본 발명의 막 형성용 조성물, 예를 들어 액정 배향 처리제는, 상기와 같이 얻어지는 본 발명의 이미드 중합체와, 그 폴리이미드 중합체를 용해시킨 용매를 함유하는 조성물이다. 조성물에 함유되는 본 발명의 폴리이미드 중합체의 함유량은 1 ∼ 20 질량％ 가 바람직하고, 보다 바람직하게는 3 ∼ 15 질량％, 특히 바람직하게는 3 ∼ 10 질량％ 이다.

본 발명에서는, 조성물에 포함되는 중합체 성분 전부가 본 발명의 폴리이미드여도 되지만, 본 발명의 폴리이미드에 더하여, 상기한 제 1 디아민 및 제 2 디아민을 포함하는 디아민 성분과, 지환 구조를 갖는 테트라카르복실산 2무수물로 합성된 폴리이미드 이외의, 다른 구조의 폴리이미드가 함유되어 있어도 된다. 그 때, 중합체 성분 중에 있어서의 다른 구조의 폴리이미드의 함유량은 0.5 ∼ 15 질량％ 로 할 수 있고, 바람직하게는 1 ∼ 10 질량％ 이다.

본 발명의 조성물에 있어서는, 본 발명의 폴리이미드를 포함하는 중합체 성분이 용해된 상태로 함유된다. 용매로는, 고리형 케톤이 사용된다. 고리형 케톤은, 본 발명의 폴리이미드를 용해하고, NMP 에 비해 저비점이고, 낮은 표면 장력 특성을 구비한 용매이다. 고리형 케톤으로는 바람직하게는 4 ∼ 10 원자 고리, 특히 바람직하게는 5 ∼ 7 원자 고리의 지환 구조를 갖는 케톤이 바람직하고, 바람직한 구체예로는, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 시클로헵타논, 시클로옥타논, 시클로노나논, 또는 시클로데카논을 들 수 있다. 그 중에서도, 특히, 시클로헥사논 및 시클로펜타논 중 어느 것, 또는 그들의 혼합물이 바람직하다.

본 발명의 조성물, 예를 들어 그것을 사용한 액정 배향 처리제의 경우, 도포에 의해 균일한 막을 형성한다는 관점에서, 용매의 함유량이 70 ∼ 99 질량％ 가 바람직하다. 이 함유량은 목적으로 하는 막의 두께에 따라 적절히 변경할 수 있다. 용매로는, 고리형 케톤 용매만을 사용하는 것이 가능하지만, 예를 들어, 액정 배향막을 얻는 경우 등에 요구되는 저온 소성화나 도포성 향상의 방해가 되지 않는 범위 내에서, 적절히 다른 유기 용매를 혼합하여 함유시키는 것도 가능하다.

다른 유기 용매로는, 구체적으로는, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈, N-에틸-2-피롤리돈, 디메틸술폭사이드, γ-부티로락톤, 1,3-디메틸-이미다졸리디논, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 시클로펜타논 또는 4-하이드록시-4-메틸-2-펜타논 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용해도 되고, 혼합하여 사용해도 된다.

이들 다른 유기 용매를 함유시키는 경우라도, 고리형 케톤 용매의 함유량은 전체 용매 중 50 질량％ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 60 질량％ 이상이며, 특히 바람직하게는 70 질량％ 이상이다.

본 발명의 조성물, 예를 들어 액정 배향 처리제는, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 한에 있어서, 막두께의 균일성이나 표면 평활성을 더욱 향상시킬 목적으로, 도포성 향상을 위한 다른 유기 용매 (이하, 빈용매라고도 한다) 를 함유시킬 수 있다.

구체예로는, 다음의 것을 들 수 있다. 예를 들어, 이소프로필알코올, 메톡시메틸펜탄올, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 부틸카르비톨, 에틸카르비톨, 에틸카르비톨아세테이트, 에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜모노아세테이트, 에틸렌글리콜모노이소프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜모노아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜-tert-부틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜모노아세테이트, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노아세테이트모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노에틸에테르, 디프로필렌글리콜모노아세테이트모노에틸에테르, 디프로필렌글리콜모노프로필에테르, 디프로필렌글리콜모노아세테이트모노프로필에테르, 3-메틸-3-메톡시부틸아세테이트, 트리프로필렌글리콜메틸에테르, 3-메틸-3-메톡시부탄올, 디이소프로필에테르, 에틸이소부틸에테르, 디이소부틸렌, 아밀아세테이트, 부틸부틸레이트, 부틸에테르, 디이소부틸케톤, 메틸시클로헥센, 프로필에테르, 디헥실에테르, n-헥산, n-펜탄, n-옥탄, 디에틸에테르, 락트산메틸, 락트산에틸, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산n-부틸, 아세트산프로필렌글리콜모노에틸에테르, 피루브산메틸, 피루브산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸, 3-에톡시프로피온산메틸에틸, 3-메톡시프로피온산에틸, 3-에톡시프로피온산, 3-메톡시프로피온산, 3-메톡시프로피온산프로필, 3-메톡시프로피온산부틸, 1-메톡시-2-프로판올, 1-에톡시-2-프로판올, 1-부톡시-2-프로판올, 1-페녹시-2-프로판올, 프로필렌글리콜모노아세테이트, 프로필렌글리콜디아세테이트, 프로필렌글리콜-1-모노메틸에테르-2-아세테이트, 프로필렌글리콜-1-모노에틸에테르-2-아세테이트, 디프로필렌글리콜, 2-(2-에톡시프로폭시)프로판올, 락트산메틸에스테르, 락트산에틸에스테르, 락트산n-프로필에스테르, 락트산n-부틸에스테르, 락트산이소아밀에스테르 등의 저표면 장력을 갖는 용매 등이다. 이들 빈용매는 1 종류로 사용해도 되고, 복수 종류를 혼합하여 사용해도 된다.

상기의 빈용매를 함유시키는 경우에 있어서도, 상기한 고리형 케톤 용매의 함유량은 50 질량％ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 60 질량％ 이상, 특히 바람직하게는 70 질량％ 이상이다.

또한, 본 발명의 조성물은, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 한에 있어서, 도포했을 때의 막의 두께 균일성이나 표면 평활성을 향상시키는 화합물, 형성되는 막과 기판의 밀착성을 향상시키는 화합물을 포함할 수 있다.

상기한 막두께의 균일성이나 표면 평활성을 향상시키는 화합물로는, 불소계 계면 활성제, 실리콘계 계면 활성제, 논이온계 계면 활성제 등을 들 수 있다. 예를 들어, 구체적으로는, 에프탑 EF301, EF303, EF352 (토켐 프로덕츠사 제조), 메가퍽 F171, F173, R-30 (다이닛폰 잉크사 제조), 플로라드 FC430, FC431 (스미토모 쓰리엠사 제조), 아사히가드 AG710, 서프론 S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106 (아사히 가라스사 제조) 등을 들 수 있다. 이들 계면 활성제의 사용 비율은, 조성물에 함유되는 수지 성분의 100 질량부에 대해, 바람직하게는 0.01 ∼ 2 질량부, 보다 바람직하게는 0.01 ∼ 1 질량부이다.

형성되는 막과 기판의 밀착성을 향상시키는 화합물의 구체예로는, 다음에 나타내는 관능성 실란 함유 화합물이나 에폭시기 함유 화합물을 들 수 있다. 예를 들어, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 2-아미노프로필트리메톡시실란, 2-아미노프로필트리에톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, 3-우레이드프로필트리메톡시실란, 3-우레이드프로필트리에톡시실란, N-에톡시카르보닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-에톡시카르보닐-3-아미노프로필트리에톡시실란, N-트리에톡시실릴프로필트리에틸렌트리아민, N-트리메톡시실릴프로필트리에틸렌트리아민, 10-트리메톡시실릴-1,4,7-트리아자데칸, 10-트리에톡시실릴-1,4,7-트리아자데칸, 9-트리메톡시실릴-3,6-디아자노닐아세테이트, 9-트리에톡시실릴-3,6-디아자노닐아세테이트, N-벤질-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-벤질-3-아미노프로필트리에톡시실란, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-페닐-3-아미노프로필트리에톡시실란, N-비스(옥시에틸렌)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-비스(옥시에틸렌)-3-아미노프로필트리에톡시실란, 에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 트리프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 네오펜틸글리콜디글리시딜에테르, 1,6-헥산디올디글리시딜에테르, 글리세린디글리시딜에테르, 2,2-디브로모네오펜틸글리콜디글리시딜에테르, 1,3,5,6-테트라글리시딜-2,4-헥산디올, N,N,N',N',-테트라글리시딜-m-자일렌디아민, 1,3-비스(N,N-디글리시딜아미노메틸)시클로헥산, N,N,N',N'-테트라글리시딜-4,4'-디아미노디페닐메탄 등을 들 수 있다.

형성되는 막과 기판의 밀착성을 향상시키는 화합물을 사용하는 경우, 이 화합물의 첨가량은, 조성물에 함유되는 중합체 성분의 100 질량부에 대해 0.1 ∼ 30 질량부가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 ∼ 20 질량부이다. 0.1 질량부 미만이면, 밀착성 향상의 효과는 기대할 수 없고, 30 질량부보다 많아지면, 액정의 배향성이 나빠지는 경우가 있다.

본 발명의 조성물은, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 한, 에폭시기, 이소시아네이트기, 옥세탄기, 시클로카보네이트기를 갖는 가교성 화합물, 하이드록실기, 하이드록시알킬기, 및 저급 알콕시알킬기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 치환기를 갖는 가교성 화합물 또는 중합성 불포화 결합을 갖는 가교성 화합물을 함유할 수도 있다.

상기의 에폭시기 또는 이소시아네이트기를 갖는 가교성 화합물로는, 예를 들어, 비스페놀아세톤글리시딜에테르, 페놀노볼락에폭시 수지, 크레졸노볼락에폭시 수지, 트리글리시딜이소시아누레이트, 테트라글리시딜아미노디페닐렌, 테트라글리시딜-m-자일렌디아민, 테트라글리시딜-1,3-비스(아미노에틸)시클로헥산, 테트라페닐글리시딜에테르에탄, 트리페닐글리시딜에테르에탄, 비스페놀헥사플루오로아세트디글리시딜에테르, 1,3-비스(1-(2,3-에폭시프로폭시)-1-트리플루오로메틸-2,2,2-트리플루오로메틸)벤젠, 4,4-비스(2,3-에폭시프로폭시)옥타플루오로비페닐, 트리글리시딜-p-아미노페놀, 테트라글리시딜메타자일렌디아민, 2-(4-(2,3-에폭시프로폭시)페닐)-2-(4-(1,1-비스(4-(2,3-에폭시프로폭시)페닐)에틸)페닐)프로판, 1,3-비스(4-(1-(4-(2,3-에폭시프로폭시)페닐)-1-(4-(1-(4-(2,3-에폭시프로폭시페닐)-1-메틸에틸)페닐)에틸)페녹시)-2-프로판올 등을 들 수 있다.

옥세탄기를 갖는 가교성 화합물로는, 하기 식 [4] 로 나타내는 옥세탄기를 적어도 2 개 갖는 가교성 화합물이다.

[화학식 36]

구체적으로는, 하기 식 [4-1] ∼ [4-11] 로 나타내는 가교성 화합물이다.

[화학식 37]

[화학식 38]

[화학식 39]

시클로카보네이트기를 갖는 가교성 화합물로는, 하기 식 [5] 로 나타내는 시클로카보네이트기를 적어도 2 개 갖는 가교성 화합물이다.

[화학식 40]

구체적으로는, 하기 식 [5-1] ∼ [5-37] 로 나타내는 가교성 화합물이다.

[화학식 41]

[화학식 42]

[화학식 43]

[화학식 44]

[화학식 45]

[화학식 46]

[화학식 47]

[화학식 48]

(식 [5-24] 중, n 은 1 ∼ 5 의 정수이고, 식 [5-25] 중, n 은 1 ∼ 5 의 정수이고, 식 [5-36] 중, n 은 1 ∼ 100 의 정수이며, 식 [5-37] 중, n 은 1 ∼ 10 의 정수이다.)

또한, 하기 식 [5-38] ∼ [5-40] 에 나타내는 적어도 1 종의 구조를 갖는 폴리실록산을 들 수도 있다.

[화학식 49]

(식 [5-38] ∼ [5-40] 중, R₁, R₂, R₃, R₄ 및 R₅ 는 각각 독립적으로 식 [5] 로 나타내는 구조, 수소 원자, 수산기, 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기, 알콕실기, 지방족 고리 또는 방향족 고리이고, 적어도 1 개는 식 [5] 로 나타내는 구조이다.)

보다 구체적으로는, 하기 식 [5-41] 및 식 [5-42] 의 화합물을 들 수 있다.

[화학식 50]

(식 [5-41] 중, R₆ 은 식 [5] 로 나타내는 구조, 수소 원자, 수산기, 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기, 알콕실기, 지방족 고리 또는 방향족 고리이고, 적어도 1 개는 식 [5] 로 나타내는 구조이며, 식 [5-42] 중, n 은 1 ∼ 10 의 정수이다.)

하이드록실기 및 알콕실기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 치환기를 갖는 가교성 화합물로는, 예를 들어, 하이드록실기 또는 알콕실기를 갖는 아미노 수지, 예를 들어, 멜라민 수지, 우레아 수지, 구아나민 수지, 글리콜우릴-포름알데히드 수지, 숙시닐아미드-포름알데히드 수지, 에틸렌우레아-포름알데히드 수지 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 아미노기의 수소 원자가 메틸롤기 및/또는 알콕시메틸기로 치환된 멜라민 유도체, 벤조구아나민 유도체, 또는 글리콜우릴을 사용할 수 있다. 이들 멜라민 유도체 또는 벤조구아나민 유도체는 2 량체 또는 3 량체로서 존재하는 것도 가능하다. 이들은 트리아진 고리 1 개당 메틸롤기 또는 알콕시메틸기를 평균 3 개 이상 6 개 이하 갖는 것이 바람직하다.

멜라민 유도체 또는 벤조구아나민 유도체의 예로는, 시판품의 트리아진 고리 1 개당 메톡시메틸기가 평균 3.7 개 치환되어 있는 MX-750, 트리아진 고리 1 개당 메톡시메틸기가 평균 5.8 개 치환되어 있는 MW-30 (이상, 산와 케미컬사 제조) 이나 사이멜 300, 301, 303, 350, 370, 771, 325, 327, 703, 712 등의 메톡시메틸화멜라민, 사이멜 235, 236, 238, 212, 253, 254 등의 메톡시메틸화부톡시메틸화멜라민, 사이멜 506, 508 등의 부톡시메틸화멜라민, 사이멜 1141 과 같은 카르복실기 함유 메톡시메틸화이소부톡시메틸화멜라민, 사이멜 1123 과 같은 메톡시메틸화에톡시메틸화벤조구아나민, 사이멜 1123-10 과 같은 메톡시메틸화부톡시메틸화벤조구아나민, 사이멜 1128 과 같은 부톡시메틸화벤조구아나민, 사이멜 1125-80 과 같은 카르복실기 함유 메톡시메틸화에톡시메틸화벤조구아나민 (이상, 미츠이 사이아나미드사 제조) 등을 들 수 있다.

또, 글리콜우릴의 예로는, 사이멜 1170 과 같은 부톡시메틸화글리콜우릴, 사이멜 1172 와 같은 메틸롤화글리콜우릴, 파우더 링크 1174 와 같은 메톡시메틸롤화글리콜우릴 등을 들 수 있다.

하이드록실기 혹은 알콕실기를 갖는 벤젠 또는 페놀성 화합물로는, 예를 들어, 1,3,5-트리스(메톡시메틸)벤젠, 1,2,4-트리스(이소프로폭시메틸)벤젠, 1,4-비스(sec-부톡시메틸)벤젠, 2,6-디하이드록시메틸-p-tert-부틸페놀 등을 들 수 있다.

구체적으로는, 하기 식 [6-1] ∼ [6-48] 로 나타내는 가교성 화합물이다.

[화학식 51]

[화학식 52]

[화학식 53]

[화학식 54]

[화학식 55]

중합성 불포화 결합을 갖는 가교성 화합물로는, 예를 들어, 트리메틸롤프로판트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트, 트리(메트)아크릴로일옥시에톡시트리메틸롤프로판, 글리세린폴리글리시딜에테르폴리(메트)아크릴레이트 등의 중합성 불포화기를 분자 내에 3 개 갖는 가교성 화합물；에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 부틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트, 에틸렌옥사이드비스페놀 A 형 디(메트)아크릴레이트, 프로필렌옥사이드비스페놀형 디(메트)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메트)아크릴레이트, 글리세린디(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨디(메트)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디글리시딜에테르디(메트)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디글리시딜에테르디(메트)아크릴레이트, 프탈산디글리시딜에스테르디(메트)아크릴레이트, 하이드록시피발산네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트 등의 중합성 불포화기를 분자 내에 2 개 갖는 가교성 화합물；2-하이드록시에틸(메트)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필(메트)아크릴레이트, 2-하이드록시부틸(메트)아크릴레이트, 2-페녹시-2-하이드록시프로필(메트)아크릴레이트, 2-(메트)아크릴로일옥시-2-하이드록시프로필프탈레이트, 3-클로로-2-하이드록시프로필(메트)아크릴레이트, 글리세린모노(메트)아크릴레이트, 2-(메트)아크릴로일옥시에틸인산에스테르, N-메틸롤(메트)아크릴아미드 등의 중합성 불포화기를 분자 내에 1 개 갖는 가교성 화합물；등을 들 수 있다.

나아가서는, 하기 식 [7] 로 나타내는 화합물을 사용할 수도 있다.

[화학식 56]

식 [7] 중, E₁ 은 시클로헥산 고리, 비시클로헥산 고리, 벤젠 고리, 비페닐 고리, 터페닐 고리, 나프탈렌 고리, 플루오렌 고리, 안트라센 고리 및 페난트렌 고리로 이루어지는 군에서 선택되는 기이고, E₂ 는 하기 식 [7a] 및 식 [7b] 에서 선택되는 기이고, n 은 1 ∼ 4 의 정수이다.

[화학식 57]

상기 화합물은 가교성 화합물의 일례이며, 이들에 한정되는 것은 아니다. 또, 본 발명의 조성물에 함유되는 가교성 화합물은 1 종류여도 되고, 2 종류 이상 조합해도 된다.

본 발명의 조성물에 있어서의 가교성 화합물의 함유량은 중합체 성분 100 질량부에 대해 0.1 ∼ 150 질량부인 것이 바람직하다. 가교 반응이 진행되어 목적의 효과를 발현하고, 또한 액정의 배향성을 저하시키지 않기 위해서는, 중합체 성분 100 질량부에 대해 0.1 ∼ 100 질량부가 보다 바람직하고, 특히 1 ∼ 50 질량부가 가장 바람직하다.

본 발명의 조성물에는, 상기 외에, 본 발명의 효과가 저해되지 않는 범위이면, 막의 저항이나 액정 배향막의 유전율이나 도전성 등의 전기 특성을 변화시킬 목적의 유전체나 도전 물질을 첨가해도 된다.

또한, 본 발명의 조성물이 액정 배향 처리제인 경우, 형성되는 액정 배향막 중의 전하 이동을 촉진하고, 이 액정 배향막을 사용한 액정 셀의 전하 누설을 촉진시키는 화합물로서, 하기 식 [M1] ∼ [M156] 으로 나타내는 질소 함유 복소 고리 아민을 첨가할 수도 있다. 이들 아민은 조성물의 용액에 직접 첨가해도 상관없지만, 적당한 용매로 농도 0.1 ∼ 10 질량％, 바람직하게는 1 ∼ 7 질량％ 의 용액으로 하고 나서 첨가하는 것이 바람직하다. 이 용매로는, 상기 서술한 고리형 케톤 용매 외에, 폴리이미드를 용해시키는 유기 용매이면 특별히 한정되지 않는다.

[화학식 58]

[화학식 59]

[화학식 60]

[화학식 61]

[화학식 62]

[화학식 63]

＜액정 배향막·액정 표시 소자＞

본 발명의 조성물 중 하나인 액정 배향 처리제를 예로 하여, 액정 배향 처리제로부터 액정 배향막을 형성하는 경우에 대하여 설명한다. 액정 배향 처리제는 기판 상에 도포하고, 열처리에 의해 소성한 후, 러빙 처리나 광 조사 등으로 배향 처리를 하여, 액정 배향막이 형성된다. 또한, 수직 배향 용도 등의 경우에서는, 배향 처리없이도 액정 배향막을 형성할 수 있다.

기판으로는, 투명성이 높은 기판이면 특별히 한정되지 않고, 유리 기판 외에, 아크릴 기판이나 폴리카보네이트기판 등의 플라스틱 기판 등도 사용할 수 있다. 프로세스 간소화의 관점에서는, 액정 구동을 위한 ITO 전극 등이 형성된 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 또, 반사형의 액정 표시 소자에서는, 편측의 기판에만이라면 실리콘 웨이퍼 등의 불투명한 기판도 사용할 수 있으며, 이 경우의 전극으로는 알루미늄 등의 광을 반사하는 재료도 사용할 수 있다.

액정 배향 처리제의 도포 방법은 특별히 한정되지 않지만, 공업적으로는, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 플렉소 인쇄, 잉크젯법 등으로 실시하는 방법이 일반적이다. 그 밖의 도포 방법으로는, 딥법, 롤 코터법, 슬릿 코터법, 스피너법, 스프레이법 등이 있으며, 목적에 따라 이들을 이용해도 된다. 본 발명의 액정 배향 처리제는 이상의 도포법을 이용한 경우라도 도포성은 양호하다.

액정 배향 처리제를 기판 상에 도포한 후에는, 핫 플레이트, 열순환형 오븐, IR (적외선) 형 오븐 등의 가열 수단에 의해, 50 ℃ ∼ 180 ℃, 바람직하게는 80 ℃ ∼ 150 ℃ 에서 용매를 증발시켜 도포막으로 할 수 있다. 소성 후의 도포막의 두께는 지나치게 두꺼우면, 액정 표시 소자의 소비 전력의 면에서 불리해지고, 지나치게 얇으면, 액정 표시 소자의 신뢰성이 저하되는 경우가 있으므로, 바람직하게는 5 ∼ 300 ㎚, 보다 바람직하게는 10 ∼ 100 ㎚ 이다. 액정을 수평 배향이나 경사 배향시키는 경우에는, 소성 후의 도포막을 러빙 또는 편광 자외선 조사 등으로 처리한다.

액정 표시 소자는, 상기한 수법에 의해 본 발명의 액정 배향 처리제로부터 액정 배향막이 부착된 기판을 얻은 후, 공지된 방법으로 액정 셀을 제조하여 액정 표시 소자로 한 것이다.

액정 셀 제조 방법으로는, 액정 배향막이 형성된 1 쌍의 기판을 준비하고, 한쪽 기판의 액정 배향막 상에 스페이서를 살포하고, 액정 배향막 면이 내측이 되도록 하여, 다른 한쪽의 기판을 첩합 (貼合) 하고, 액정을 감압 주입하여 밀봉하는 방법, 또는, 스페이서를 살포한 액정 배향막 면에 액정을 적하한 후에 기판을 첩합하여 밀봉을 실시하는 방법 등을 예시할 수 있다.

액정 배향막은 전극을 구비한 1 쌍의 기판 사이에 액정층을 갖고 이루어지고, 1 쌍의 기판 사이에 활성 에너지선 및 열 중 적어도 일방에 의해 중합하는 중합성 화합물을 포함하는 액정 조성물을 배치하고, 전극간에 전압을 인가하면서, 활성 에너지선의 조사 및 가열 중 적어도 일방에 의해 중합성 화합물을 중합시키는 공정을 거쳐 제조되는 액정 표시 소자에도 바람직하게 사용된다. 여기서, 활성 에너지선으로는, 자외선이 바람직하다.

상기 액정 표시 소자는 PSA (Polymer Sustained Alignment) 방식에 의해 액정 분자의 프레틸트를 제어하는 것이다. PSA 방식에서는, 액정 재료 중에 소량의 광중합성 화합물, 예를 들어 광중합성 모노머를 혼입해 두고, 액정 셀을 조립한 후, 액정층에 소정의 전압을 인가한 상태로 광중합성 화합물에 자외선 등을 조사하고, 생성된 중합체에 의해 액정 분자의 프레틸트를 제어한다. 중합체가 생성될 때의 액정 분자의 배향 상태가 전압을 제거한 후에 있어서도 기억되므로, 액정층에 형성되는 전계 등을 제어함으로써, 액정 분자의 프레틸트를 조정할 수 있다. 또, PSA 방식에서는 러빙 처리를 필요로 하지 않으므로, 러빙 처리에 의해 프레틸트를 제어하는 것이 어려운 수직 배향형 액정층의 형성에 적합하다.

즉, 액정 표시 소자는, 상기한 수법에 의해 본 발명의 액정 배향 처리제로부터 액정 배향막이 부착된 기판을 얻은 후, 액정 셀을 제조하고, 자외선의 조사 및 가열 중 적어도 일방에 의해 중합성 화합물을 중합함으로써 액정 분자의 배향을 제어하는 것으로 할 수 있다.

PSA 방식의 액정 셀 제조의 일례를 든다면, 액정 배향막이 형성된 1 쌍의 기판을 준비하고, 한쪽 기판의 액정 배향막 상에 스페이서를 살포하고, 액정 배향막 면이 내측이 되도록 하여, 다른 한쪽의 기판을 첩합하고, 액정을 감압 주입하여 밀봉하는 방법, 스페이서를 살포한 액정 배향막 면에 액정을 적하한 후에 기판을 첩합하여 밀봉을 실시하는 방법 등을 들 수 있다.

액정에는, 열이나 자외선 조사에 의해 중합하는 중합성 화합물이 혼합된다. 중합성 화합물로는, 아크릴레이트기나 메타크릴레이트기 등의 중합성 불포화기를 분자 내에 1 개 이상 갖는 화합물을 들 수 있다. 그 때, 중합성 화합물은 액정 성분의 100 질량부에 대해 0.01 ∼ 10 질량부인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1 ∼ 5 질량부이다. 중합성 화합물이 0.01 질량부 미만이면, 중합성 화합물이 중합하지 않아 액정의 배향 제어를 할 수 없게 되고, 10 질량부보다 많아지면, 미반응의 중합성 화합물이 많아져 액정 표시 소자의 베이킹 특성이 저하된다.

액정 셀을 제조한 후에는, 액정 셀에 교류 또는 직류의 전압을 인가하면서, 열이나 자외선을 조사하여 중합성 화합물을 중합한다. 이에 따라, 액정 분자의 배향을 제어할 수 있다.

또한, 본 발명의 액정 배향 처리제는 전극을 구비한 1 쌍의 기판 사이에 액정층을 갖고 이루어지고, 상기 1 쌍의 기판 사이에 활성 에너지선 및 열 중 적어도 일방에 의해 중합하는 중합성기를 포함하는 액정 배향막을 배치하고, 전극간에 전압을 인가하는 공정을 거쳐 제조되는 액정 표시 소자에도 바람직하게 이용된다. 여기서, 활성 에너지선으로는, 자외선이 바람직하다. 자외선으로는, 파장이 300 ∼ 400 ㎚, 바람직하게는 310 ∼ 360 ㎚ 이다. 가열에 의한 중합의 경우, 가열 온도는 40 ∼ 120 ℃, 바람직하게는 60 ∼ 80 ℃ 이다.

활성 에너지선 및 열 중 적어도 일방에 의해 중합하는 중합성기를 포함하는 액정 배향막을 얻기 위해서는, 이 중합성기를 포함하는 화합물을 액정 배향 처리제 중에 첨가하는 방법이나, 중합성기를 포함하는 중합체 성분을 사용하는 방법을 들 수 있다. 본 발명의 액정 배향 처리제는 열이나 자외선의 조사에 의해 반응하는 이중 결합 부위를 갖는 특정 화합물을 포함하고 있기 때문에, 자외선의 조사 및 가열 중 적어도 일방에 의해 액정 분자의 배향을 제어할 수 있다.

액정 셀 제조의 일례를 든다면, 액정 배향막이 형성된 1 쌍의 기판을 준비하고, 한쪽 기판의 액정 배향막 상에 스페이서를 살포하고, 액정 배향막 면이 내측이 되도록 하여, 다른 한쪽의 기판을 첩합하고, 액정을 감압 주입하여 밀봉하는 방법, 스페이서를 살포한 액정 배향막 면에 액정을 적하한 후에 기판을 첩합하여 밀봉을 실시하는 방법 등을 들 수 있다.

상기한 공정을 거침으로써 액정 표시 소자는 얻어진다. 이들 액정 표시 소자는, 액정 배향막으로서 본 발명의 액정 배향막을 사용하고 있으므로, 제조 프로세스가 보다 저온인 것이 되고, 신뢰성이 우수하고, 대화면이고 고정밀의 액정 텔레비전 등에 바람직하게 이용 가능하다.

실시예

이하에 실시예를 들어 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되어 해석되는 것은 아니다. 실시예 및 비교예에서 사용하는 약어는 이하와 같다.

＜식 [1] 로 나타내는 구조의 제 1 디아민＞

D1：N,N-디알릴-2,4-디아미노아닐린

[화학식 64]

＜식 [2] 로 나타내는 구조의 제 2 디아민＞

D2：1,3-디아미노-4-[4-(트랜스-4-n-헵틸시클로헥실)페녹시]벤젠

[화학식 65]

＜기타 디아민＞

D3：p-페닐렌디아민

[화학식 66]

＜테트라카르복실산 2무수물＞

M1：1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산 2무수물

M2：비시클로[3,3,0]옥탄-2,4,6,8-테트라카르복실산 2무수물

M3：피로멜리트산 2무수물

[화학식 67]

＜고리형 케톤 용매＞

CHN：시클로헥사논

CPN：시클로펜타논

＜다른 유기 용매＞

NMP：N-메틸-2-피롤리돈

BCS：에틸렌글리콜모노부틸에테르

PGME：프로필렌글리콜모노메틸에테르

또, 폴리이미드에 관한 분자량이나 이미드화율 등의 물성은 다음과 같이 하여 평가하였다.

(폴리이미드의 분자량 측정)

합성예에 있어서의 폴리이미드의 분자량은, 상온 겔 침투 크로마토그래피 (GPC) 장치 (GPC-101) (쇼와 전공사 제조), 칼럼 (KD-803, KD-805) (Shodex 사 제조) 를 사용하여 이하와 같이 하여 측정하였다.

칼럼 온도：50 ℃.

용리액：N,N'-디메틸포름아미드 (첨가제로서, 브롬화리튬-수화물 (LiBr·H₂O) 이 30 mmol/ℓ (리터), 인산·무수 결정 (o-인산) 이 30 mmol/ℓ, 테트라하이드로푸란 (THF) 이 10 ㎖/ℓ).

유속：1.0 ㎖/분.

검량선 작성용 표준 샘플：TSK 표준 폴리에틸렌옥사이드 (분자량；약 900,000, 150,000, 100,000, 및 30,000) (토소사 제조) 및 폴리에틸렌글리콜 (분자량；약 12,000, 4,000, 및 1,000) (폴리머 래버러토리사 제조).

(이미드화율의 측정)

합성예에 있어서의 폴리이미드의 이미드화율은 다음과 같이 하여 측정하였다.

폴리이미드 분말 (20 ㎎) 을 NMR 샘플관 (NMR 샘플링 튜브 스탠더드 φ5 (쿠사노 과학사 제조)) 에 넣고, 중수소화디메틸술폭사이드 (DMSO-d6, 0.05 질량％ TMS (테트라메틸실란) 혼합품) (0.53 ㎖) 를 첨가하고, 초음파를 가해 완전히 용해시켰다. 이 용액을 NMR (핵자기 공명) 측정기 (JNW-ECA500) (니혼 전자 데이텀사 제조) 로 500 ㎒ 의 프로톤 NMR 을 측정하였다. 이미드화율은, 이미드화 전후로 변화하지 않는 구조에서 유래하는 프로톤을 기준 프로톤으로 하여 결정하고, 이 프로톤의 피크 적산값과 9.5 ∼ 10.0 ppm 부근에 나타나는 아미드산의 NH 기에서 유래하는 프로톤 피크 적산값을 이용하여, 이하의 식에 의해 구하였다.

이미드화율 (％) = (1－α·x/y) × 100

상기 식에 있어서, x 는 아미드산의 NH 기 유래의 프로톤 피크 적산값, y 는 기준 프로톤의 피크 적산값, α 는 폴리아미드산 (이미드화율이 0 ％) 인 경우에 있어서의 아미드산의 NH 기 프로톤 1 개에 대한 기준 프로톤의 개수 비율이다.

＜폴리이미드의 합성＞

＜합성예 1＞

M2 (2.75 g, 11.0 mmol), D1 (2.68 g, 13.2 mmol), 및 D2 (3.35 g, 8.8 mmol) 을 NMP (26.4 g) 중에서 혼합하고, 80 ℃ 에서 5 시간 반응시킨 후, M1 (2.14 g, 10.9 mmol) 과 NMP (17.3 g) 을 첨가하고, 40 ℃ 에서 6 시간 반응시켜 폴리아미드산 용액을 얻었다.

이 폴리아미드산 용액 (20.0 g) 에 NMP 를 첨가하여 6 질량％ 로 희석한 후, 이미드화 촉매로서 무수 아세트산 (4.11 g), 및 피리딘 (1.59 g) 을 첨가하고, 100 ℃ 에서 3 시간 반응시켰다. 이 반응 용액을 메탄올 (253 ㎖) 중에 투입하고, 얻어진 침전물을 여과 분리하였다. 이 침전물을 메탄올로 세정하고, 100 ℃ 에서 감압 건조시켜, 폴리이미드 분말 (A) 를 얻었다. 이 폴리이미드의 이미드화율은 80 ％ 이고, 수평균 분자량은 21,500, 중량 평균 분자량은 68,700 이었다.

＜합성예 2＞

M1 (3.61 g, 18.4 mmol), D1 (2.81 g, 13.8 mmol), 및 D2 (3.50 g, 9.2 mmol) 을 NMP (29.7 g) 중에서 혼합하고, 25 ℃ 에서 15 시간 반응시킨 후, M3 (0.95 g, 4.4 mmol) 과 NMP (13.7 g) 을 첨가하고, 25 ℃ 에서 4 시간 반응시켜 폴리아미드산 용액을 얻었다.

이 폴리아미드산 용액 (20.0 g) 에 NMP 를 첨가하여 6 질량％ 로 희석한 후, 이미드화 촉매로서 무수 아세트산 (2.58 g), 및 피리딘 (1.07 g) 을 첨가하고, 40 ℃ 에서 1 시간 30 분 반응시켰다. 이 반응 용액을 메탄올 (246 ㎖) 중에 투입하고, 얻어진 침전물을 여과 분리하였다. 이 침전물을 메탄올로 세정하고, 100 ℃ 에서 감압 건조시켜, 폴리이미드 분말 (B) 를 얻었다. 이 폴리이미드의 이미드화율은 51 ％ 이고, 수평균 분자량은 18,700, 중량 평균 분자량은 57,800 이었다.

＜합성예 3＞

M1 (4.29 g, 21.9 mmol), D1 (3.13 g, 15.4 mmol), 및 D2 (2.51 g, 6.6 mmol) 을 NMP (39.7 g) 중에서 혼합하고, 25 ℃ 에서 24 시간 반응시켜, 폴리아미드산 용액을 얻었다.

이 폴리아미드산 용액 (10.0 g) 에 NMP 를 첨가하여 6 질량％ 로 희석한 후, 이미드화 촉매로서 무수 아세트산 (1.35 g), 및 피리딘 (0.56 g) 을 첨가하고, 40 ℃ 에서 2 시간 반응시켰다. 이 반응 용액을 메탄올 (123 ㎖) 중에 투입하고, 얻어진 침전물을 여과 분리하였다. 이 침전물을 메탄올로 세정하고, 100 ℃ 에서 감압 건조시켜, 폴리이미드 분말 (C) 를 얻었다. 이 폴리이미드의 이미드화율은 53 ％ 이고, 수평균 분자량은 19,800, 중량 평균 분자량은 55,900 이었다.

＜합성예 4＞

M1 (4.61 g, 23.5 mmol), D1 (1.95 g, 9.6 mmol), D2 (2.74 g, 7.2 mmol), 및 D3 (0.78 g, 7.2 mmol) 을 NMP (40.3 g) 중에서 혼합하고, 25 ℃ 에서 24 시간 반응시켜, 폴리아미드산 용액을 얻었다.

이 폴리아미드산 용액 (10.0 g) 에 NMP 를 첨가하여 6 질량％ 로 희석한 후, 이미드화 촉매로서 무수 아세트산 (1.44 g), 및 피리딘 (0.60 g) 을 첨가하고, 40 ℃ 에서 2 시간 반응시켰다. 이 반응 용액을 메탄올 (124 ㎖) 중에 투입하고, 얻어진 침전물을 여과 분리하였다. 이 침전물을 메탄올로 세정하고, 100 ℃ 에서 감압 건조시켜, 폴리이미드 분말 (D) 를 얻었다. 이 폴리이미드의 이미드화율은 48 ％ 이고, 수평균 분자량은 17,200, 중량 평균 분자량은 48,100 이었다.

＜합성예 5＞

M2 (5.63 g, 22.5 mmol), 및 D3 (3.24 g, 30.0 mmol) 을 NMP (26.6 g) 중에서 혼합하고, 40 ℃ 에서 5 시간 반응시킨 후, M1 (1.24 g, 6.3 mmol) 과 NMP (13.8 g) 을 첨가하고, 25 ℃ 에서 6 시간 반응시켜 폴리아미드산 용액을 얻었다.

이 폴리아미드산 용액 (20.0 g) 에 NMP 를 첨가하여 5 질량％ 로 희석한 후, 이미드화 촉매로서 무수 아세트산 (2.96 g), 및 피리딘 (2.29 g) 을 첨가하고, 90 ℃ 에서 2.5 시간 반응시켰다. 이 반응 용액을 메탄올 (298 ㎖) 중에 투입하고, 얻어진 침전물을 여과 분리하였다. 이 침전물을 메탄올로 세정하고, 100 ℃ 에서 감압 건조시켜, 폴리이미드 분말 (E) 를 얻었다. 이 폴리이미드의 이미드화율은 51 ％ 이고, 수평균 분자량은 15,300, 중량 평균 분자량은 68,800 이었다. 또, 이 폴리이미드는 디아민 성분에 제 1 및 제 2 디아민을 사용하지 않았다.

합성예 1 ∼ 5 에서 얻어진 폴리이미드의 조성 및 이미드화율을 표 43 에 정리하여 나타낸다.

＜폴리이미드의 용해성 시험＞

＜실시예 1 ∼ 4 및 비교예 1＞

합성예 1 ∼ 5 에서 얻어진 폴리이미드 분말을 사용하여 고리형 케톤 용매인 시클로헥사논 (CHN) 및 시클로펜타논 (CPN) 에 대한 용해성 시험을 실시하였다.

폴리이미드 분말 (A) ∼ (E) 의 각각의 폴리이미드 분말 (1.0 g) 에 CHN (15.7 g) 을 첨가하고, 25 ℃ 에서 24 시간 교반하고, 탁함이나 석출 등의 유무를 육안으로 확인하였다.

다음으로, 폴리이미드 분말 (A) ∼ (E) 의 각각의 폴리이미드 분말 (1.0 g) 에 CPN (15.7 g) 을 첨가하고, 25 ℃ 에서 24 시간 교반하고, 탁함이나 석출 등의 유무를 육안으로 확인하였다.

용해성 시험의 결과를 표 44 에 나타낸다.

이상의 결과로부터, 실시예 1 ∼ 4 의 폴리이미드 분말은 고리형 케톤 용매에 균일하게 용해되는 것을 확인하였다. 한편, 비교예 1 의 폴리이미드 분말 (E) 는 고리형 케톤 용매에 불용이었다.

＜폴리이미드와 용매를 함유하는 조성물 및 액정 배향 처리제의 조제＞

＜실시예 5 ∼ 8＞

합성예 1 ∼ 4 의 폴리이미드 분말 (A) ∼ (D) (각 1.0 g) 의 각각에 CHN (27.57 g) 을 첨가하고, 50 ℃ 에서 24 시간 교반하고, 각 폴리이미드를 용해시켰다. 어느 폴리이미드 용액과도 탁함이나 석출 등의 이상은 보이지 않고, 균일한 용액인 것이 확인되었다.

이어서, 얻어진 각 폴리이미드 용액에 대해, 세공 직경 1 ㎛ 의 멤브레인 필터로 가압 여과하고, 폴리이미드 성분 함유량이 3.5 질량％ 인 액정 배향 처리제 (1) ∼ (4) 를 얻었다.

＜실시예 9 ∼ 12＞

합성예 1 ∼ 4 의 폴리이미드 분말 (A) ∼ (D) (각 1.0 g) 의 각각에 CPN (27.6 g) 을 첨가하고, 50 ℃ 에서 24 시간 교반하고, 각 폴리이미드를 용해시켰다. 어느 폴리이미드 용액과도 탁함이나 석출 등의 이상은 보이지 않고, 균일한 용액인 것이 확인되었다.

이어서, 얻어진 각 폴리이미드 용액에 대해, 세공 직경 1 ㎛ 의 멤브레인 필터로 가압 여과하고, 폴리이미드 성분 함유량이 3.5 질량％ 인 액정 배향 처리제 (5) ∼ (8) 을 얻었다.

＜실시예 13 ∼ 15＞

합성예 1 ∼ 3 의 폴리이미드 분말 (A) ∼ (C) (각 1.0 g) 의 각각에 CHN (13.3 g) 을 첨가하고, 50 ℃ 에서 24 시간 교반하고, 각 폴리이미드를 용해시켰다. 그 후, 얻어진 각 용액에 추가로 NMP (14.3 g) 을 첨가하여 교반하고, CHN 과 NMP 를 함유하는 각 폴리이미드 용액을 얻었다. 어느 폴리이미드 용액과도 탁함이나 석출 등의 이상은 보이지 않고, 균일한 용액인 것이 확인되었다.

이어서, CHN 과 NMP 를 함유하는 각 폴리이미드 용액에 대해, 세공 직경 1 ㎛ 의 멤브레인 필터로 가압 여과하고, 폴리이미드 성분 함유량이 3.5 질량％ 인 액정 배향 처리제 (9) ∼ (11) 을 얻었다.

＜실시예 16 ∼ 18＞

합성예 1 ∼ 3 의 폴리이미드 분말 (A) ∼ (C) (각 1.0 g) 의 각각에 CPN (13.3 g) 을 첨가하고, 50 ℃ 에서 24 시간 교반하고, 각 폴리이미드를 용해시켰다. 그 후, 얻어진 각 용액에 대해 추가로 NMP (14.3 g) 을 첨가하여 교반하고, CPN 과 NMP 를 함유하는 각 폴리이미드 용액을 얻었다. 어느 폴리이미드 용액과도 탁함이나 석출 등의 이상은 보이지 않고, 균일한 용액인 것이 확인되었다.

이어서, CPN 과 NMP 를 함유하는 각 폴리이미드 용액에 대해, 세공 직경 1 ㎛ 의 멤브레인 필터로 가압 여과하고, 폴리이미드 성분 함유량이 3.5 질량％ 인 액정 배향 처리제 (12) ∼ (14) 를 얻었다.

＜실시예 19 ∼ 21＞

합성예 1 ∼ 3 의 폴리이미드 분말 (A) ∼ (C) (각 1.0 g) 의 각각에 CHN (13.3 g) 을 첨가하고, 50 ℃ 에서 24 시간 교반하고, 각 폴리이미드를 용해시켰다. 그 후, 얻어진 각 용액에 대해 추가로 NMP (5.72 g) 및 BCS (8.57 g) 을 첨가하여 교반하고, CHN, NMP 및 BCS 를 함유하는 각 폴리이미드 용액을 얻었다. 어느 폴리이미드 용액과도 탁함이나 석출 등의 이상은 보이지 않고, 균일한 용액인 것이 확인되었다.

이어서, CHN, NMP 및 BCS 를 함유하는 각 폴리이미드 용액에 대해, 세공 직경 1 ㎛ 의 멤브레인 필터로 가압 여과하고, 폴리이미드 성분 함유량이 3.5 질량％ 인 액정 배향 처리제 (15) ∼ (17) 을 얻었다.

＜실시예 22 ∼ 24＞

합성예 1 ∼ 3 의 폴리이미드 분말 (A) ∼ (C) (각 1.0 g) 의 각각에 CPN (13.3 g) 을 첨가하고, 50 ℃ 에서 24 시간 교반하고, 각 폴리이미드를 용해시켰다. 그 후, 얻어진 각 용액에 대해 추가로 NMP (5.72 g) 및 BCS (8.57 g) 을 첨가하여 교반하고, CPN, NMP 및 BCS 를 함유하는 각 폴리이미드 용액을 얻었다. 어느 폴리이미드 용액과도 탁함이나 석출 등의 이상은 보이지 않고, 균일한 용액인 것이 확인되었다.

이어서, CPN, NMP 및 BCS 를 함유하는 각 폴리이미드 용액에 대해, 세공 직경 1 ㎛ 의 멤브레인 필터로 가압 여과하고, 폴리이미드 성분 함유량이 3.5 질량％ 인 액정 배향 처리제 (18) ∼ (20) 을 얻었다.

＜실시예 25 ∼ 27＞

합성예 1 ∼ 3 의 폴리이미드 분말 (A) ∼ (C) (각 1.0 g) 의 각각에 CHN (19.0 g) 을 첨가하고, 50 ℃ 에서 24 시간 교반하고, 각 폴리이미드를 용해시켰다. 그 후, 얻어진 각 용액에 대해 추가로 PGME (8.57 g) 을 첨가하여 교반하고, CHN 과 PGME 를 함유하는 각 폴리이미드 용액을 얻었다. 어느 폴리이미드 용액과도 탁함이나 석출 등의 이상은 보이지 않고, 균일한 용액인 것이 확인되었다.

이어서, CHN 과 PGME 를 함유하는 각 폴리이미드 용액에 대해, 세공 직경 1 ㎛ 의 멤브레인 필터로 가압 여과하고, 폴리이미드 성분 함유량이 3.5 질량％ 인 액정 배향 처리제 (21) ∼ (23) 을 얻었다.

＜실시예 28 ∼ 30＞

합성예 1 ∼ 3 의 폴리이미드 분말 (A) ∼ (C) (각 1.0 g) 의 각각에 CPN (19.0 g) 을 첨가하고, 50 ℃ 에서 24 시간 교반하고, 각 폴리이미드를 용해시켰다. 그 후, 얻어진 각 용액에 대해 추가로 PGME (8.57 g) 을 첨가하여 교반하고, CPN 과 PGME 를 함유하는 각 폴리이미드 용액을 얻었다. 어느 폴리이미드 용액과도 탁함이나 석출 등의 이상은 보이지 않고, 균일한 용액인 것이 확인되었다.

이어서, CPN 과 PGME 를 함유하는 각 폴리이미드 용액에 대해, 세공 직경 1 ㎛ 의 멤브레인 필터로 가압 여과하고, 폴리이미드 성분 함유량이 3.5 질량％ 인 액정 배향 처리제 (24) ∼ (26) 을 얻었다.

＜비교예 2 ∼ 4＞

실시예 1 ∼ 3 의 폴리이미드 분말 (A) ∼ (C) (각 2.0 g) 의 각각에 NMP (31.3 g) 을 첨가하고, 50 ℃ 에서 24 시간 교반하고, 각 폴리이미드를 용해시켰다. 어느 폴리이미드 용액과도 탁함이나 석출 등의 이상은 보이지 않고, 균일한 용액인 것이 확인되었다.

이어서, 얻어진 각 폴리이미드 용액에 대해, 세공 직경 1 ㎛ 의 멤브레인 필터로 가압 여과하고, 폴리이미드 성분 함유량이 6 질량％ 인 액정 배향 처리제 (27) ∼ (29) 를 얻었다.

실시예 5 ∼ 30 및 비교예 2 ∼ 4 에서 얻어진 액정 배향 처리제의 폴리이미드와 용매의 종류, 용해성을 표 45 ∼ 47 에 나타낸다.

＜액정 배향막 및 액정 표시 소자의 제조＞

실시예 5 ∼ 30 에서 얻어진 액정 배향 처리제를 사용하여 액정 배향막을 제조하고, 그 액정 배향막을 사용한 액정 표시 소자를 제조하였다. 액정 표시 소자로는, 액정 배향막의 특성에 대응하여, 수직 배향의 액정 셀을 제조하였다.

액정 셀의 제조 방법으로는, 액정 배향 처리제를 ITO 전극이 부착된 유리 기판 (세로 40 ㎜ × 가로 30 mm, 두께 0.7 ㎜) 에 스핀 코트하고, 80 ℃ 의 핫 플레이트 상에서 5 분간, 열순환형 클린 오븐 중에서 220 ℃ 에서 30 분간 가열 처리를 한 후, 막두께 100 ㎚ 의 도포막으로서 액정 배향막을 형성하고, 액정 배향막이 부착된 기판을 얻었다. 기판 상에 형성된 액정 배향막은 모두 막두께의 균일성이 우수하고, 액정 배향 처리제는 우수한 도포성을 나타내는 것을 알 수 있었다.

이 액정 배향막이 부착된 기판을 2 매 준비하고, 일방의 액정 배향막 면 상에 6 ㎛ 의 스페이서를 살포한 후, 이 위로부터 시일제 (XN-1500T, 미츠이 화학사 제조) 를 인쇄하였다. 이어서, 타방의 기판과 액정 배향막 면이 마주보도록 하여 첩합한 후, 시일제를 열순환형 클린 오븐 중에서 150 ℃ 에서 90 분간 가열 처리를 함으로써 경화하여 공 (空) 셀을 제조하였다. 이 공셀에 감압 주입법에 의해 네마틱 액정 (MLC-6608, 머크사 제조) 을 주입하고, 주입구를 밀봉하여, 수직 배향의 액정 셀 (액정 표시 소자) 을 얻었다.

얻어진 액정 셀에 대해, 액정의 배향 상태를 편광 현미경 (ECLIPSE E600WPOL, 니콘사 제조) 으로 관찰한 바, 결함이 없는 균일한 액정의 수직 배향이 형성되어 있는 것이 확인되었다.

액정 표시 소자의 액정의 배향 상태의 결과를 표 48 및 표 49 에 나타낸다.

다음으로, 실시예 5 ∼ 11 및 비교예 2 ∼ 4 의 액정 배향 처리제를 사용하여 액정 표시 소자를 제조하였다. 액정 표시 소자는 상기 서술한 방법으로 제조하였다. 이들 액정 표시 소자에 80 ℃ 의 온도하에서 1 V 의 전압을 60 ㎛ 인가하고, 50 ms 후의 전압을 측정하고, 전압이 인가 직후에 비해 어느 정도 유지되고 있는지를 전압 유지율로서 나타내었다. 또한, 측정은, VHR-1 전압 유지율 측정 장치 (토요 테크니카사 제조) 를 사용하고, Voltage：± 1 V, Pulse Width：60 ㎲, Flame Period：50 ㎳ 의 설정으로 실시하였다.

액정 표시 소자의 전압 유지율의 결과를 표 50 에 나타낸다.

이상의 결과로부터, 본 발명의 액정 배향 처리제를 제공할 수 있고, 그 액정 배향 처리제는 도포성이 우수하다는 것을 알 수 있다. 또, 본 발명의 액정 배향 처리제를 사용한 액정 배향막은 저온 소성에 의해 가능하다는 것을 알 수 있다.

산업상 이용가능성

본 발명의 조성물은 전자 디바이스 등에 있어서의 층간 절연막이나 보호막 등의 막 형성에 널리 사용할 수 있으며, 특히, 액정 배향 처리제로서, 도포성이 우수하고, 또한 저온 소성할 수 있는 특성을 갖기 때문에, 신뢰성이 높은 액정 표시 소자에 사용되는 액정 배향막 형성에 사용된다.

또한, 2011년 3월 7일에 출원된 일본 특허출원 2011-049430호의 명세서, 특허 청구의 범위, 및 요약서의 전체 내용을 여기에 인용하고, 본 발명의 명세서의 개시로서 받아들이는 것이다.

Claims (14)

1. 하기 식 [1] 로 나타내는 제 1 디아민 및 하기 식 [2] 로 나타내는 제 2 디아민을 포함하는 디아민 성분과 지환 구조를 갖는 테트라카르복실산 2무수물 성분을 반응시켜 얻어지는 폴리이미드 전구체 및/또는 그 폴리이미드 전구체를 이미드화한 폴리이미드와, 그 폴리이미드 전구체 및/또는 폴리이미드를 용해하는 고리형 케톤 용매를 함유하는 것을 특징으로 하는 조성물.
   [화학식 1]
   

   

   
   (식 [1] 중, R₁ 및 R₂ 는 각각 독립적으로 탄소수 1 ∼ 12 의 직사슬형 또는 분기형의 탄화수소기이다.)
   [화학식 2]
   

   

   
   (식 [2] 중, X 는 치환기를 나타내고, 탄소수 8 ∼ 22 의 탄화수소기 또는 하기 식 [2A] 로 나타내는 기이고, n 은 1 ∼ 4 의 정수이다.)
   [화학식 3]
   

   

   
   (식 [2A] 중, Y¹ 은 단결합, -(CH₂)_a- (a 는 1 ∼ 15 의 정수이다), -O-, -CH₂O-, -COO- 또는 -OCO- 이고, Y² 는 단결합 또는 (CH₂)_b- (b 는 1 ∼ 15 의 정수이다) 이고, Y³ 은 단결합, -(CH₂)_c- (c 는 1 ∼ 15 의 정수이다), -O-, -CH₂O-, -COO- 또는 -OCO- 이다.
   Y⁴ 는 벤젠 고리, 시클로헥산 고리 및 복소 고리로 이루어지는 군에서 선택되는 고리형 기 (이들 고리형기 상의 임의의 수소 원자는, 탄소수 1 ∼ 3 의 알킬기, 탄소수 1 ∼ 3 의 알콕실기, 탄소수 1 ∼ 3 의 불소 함유 알킬기, 탄소수 1 ∼ 3 의 불소 함유 알콕실기 또는 불소 원자로 치환되어 있어도 된다), 또는, 스테로이드 골격을 갖는 탄소수 12 ∼ 25 의 유기기에서 선택되는 2 가의 유기기이고, Y⁵ 는 벤젠 고리, 시클로헥산 고리 및 복소 고리로 이루어지는 군에서 선택되는 고리형 기 (이들 고리형기 상의 임의의 수소 원자는, 탄소수 1 ∼ 3 의 알킬기, 탄소수 1 ∼ 3 의 알콕실기, 탄소수 1 ∼ 3 의 불소 함유 알킬기, 탄소수 1 ∼ 3 의 불소 함유 알콕실기 또는 불소 원자로 치환되어 있어도 된다) 이고, Y⁶ 은 탄소수 1 ∼ 18 의 알킬기, 탄소수 1 ∼ 18 의 불소 함유 알킬기, 탄소수 1 ∼ 18 의 알콕실기 또는 탄소수 1 ∼ 18 의 불소 함유 알콕실기이고, n 은 0 ∼ 4 의 정수이다.)
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 식 [1] 로 나타내는 디아민이 하기 식 [1A] 로 나타내는 디아민인 조성물.
   [화학식 4]
   

   

   
   (식 [1A] 중, R₁ 은 탄소수 1 ∼ 12 의 직사슬형 혹은 분기형의 탄화수소기이고, R₅ 는 수소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 9 의 탄화수소기이다. R₃ 및 R₄ 는 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기이다. R₃, R₄ 및 R₅ 에 포함된 탄소수의 합은 0 내지 9 이다.)
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 식 [1A] 로 나타내는 구조의 디아민이 하기 식 [1B] 로 나타내는 디아민인 조성물.
   [화학식 5]
   

   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 식 [1] 로 나타내는 구조의 디아민이 하기 식 [1C] 로 나타내는 디아민인 조성물.
   [화학식 6]
   

   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 디아민 성분 중, 상기 식 [1] 로 나타내는 구조의 디아민이 20 ∼ 80 몰％ 인 조성물.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 디아민 성분 중, 상기 식 [2] 로 나타내는 구조의 디아민이 10 ∼ 80 몰％ 인 조성물.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 테트라카르복실산 2무수물이 하기 식 [3] 으로 나타내는 화합물인 조성물.
   [화학식 7]
   

   

   
   (식 [3] 중, Z₁ 은 탄소수 4 ∼ 13 의 4 가의 유기기이고, 또한 탄소수 4 ∼ 10 의 비방향족 고리형 탄화수소기를 함유한다.)
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 식 [3] 의 Z₁ 이 하기 식 [3a] ∼ [3j] 중 어느 하나의 식으로 나타내는 구조인 조성물.
   [화학식 8]
   

   

   
   (식 [3a] 중, Z₂ ∼ Z₅ 는 수소 원자, 메틸기, 염소 원자 또는 벤젠 고리이고, Z₂ 내지 Z₅ 에 포함된 벤젠고리의 합은 0 또는 1 이고, 각각 동일하거나 상이하여도 되며, 식 [3g] 중, Z₆ 및 Z₇ 은 수소 원자 또는 메틸기이며, Z₆ 및 Z₇ 중 적어도 하나는 수소 원자이고, 각각 동일하거나 상이하여도 된다.)
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 고리형 케톤 용매는 5 원자 고리 및 6 원자 고리의 고리형 케톤 중 적어도 일방의 고리형 케톤을 포함하는 조성물.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 조성물로 이루어지는 액정 배향 처리제.
11. 제 10 항에 기재된 액정 배향 처리제로부터 얻어지는 액정 배향막.
12. 제 11 항에 있어서,
    전극을 구비한 1 쌍의 기판 사이에 액정층을 갖고 이루어지고, 상기 1 쌍의 기판 사이에 활성 에너지선 및 열 중 적어도 일방에 의해 중합하는 중합성 화합물을 포함하는 액정 조성물을 배치하고, 상기 전극간에 전압을 인가하면서 상기 중합성 화합물을 중합시키는 공정을 거쳐 제조되는 액정 표시 소자에 사용되는 액정 배향막.
13. 제 11 항에 기재된 액정 배향막을 갖는 액정 표시 소자.
14. 제 13 항에 있어서,
    전극과 상기 액정 배향막을 구비한 1 쌍의 기판 사이에 액정층을 갖고 이루어지고, 상기 1 쌍의 기판 사이에 활성 에너지선 및 열 중 적어도 일방에 의해 중합하는 중합성 화합물을 포함하는 액정 조성물을 배치하고, 상기 전극간에 전압을 인가하면서 상기 중합성 화합물을 중합시키는 공정을 거쳐 제조되는 액정 표시 소자.