KR20140045556A

KR20140045556A - 조성물, 액정 배향 처리제, 액정 배향막 및 액정 표시 소자

Info

Publication number: KR20140045556A
Application number: KR1020147003452A
Authority: KR
Inventors: 노리토시 미키; 고헤이 고토; 마사아키 가타야마; 나호 기쿠치
Original assignee: 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤
Priority date: 2011-07-12
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2014-04-16
Also published as: KR102026039B1; CN103827211B; JP6079627B2; TWI627202B; CN103827211A; TW201319123A; KR20180061414A; JPWO2013008852A1; WO2013008852A1

Abstract

막의 형성에 사용되는 조성물, 특히, 액정 배향막의 형성에 사용되는 액정 배향 처리제, 얻어지는 액정 배향막, 및 액정 표시 소자를 제공한다.
카르복실기를 갖는 디아민 화합물을 함유하는 디아민 성분과 테트라카르복실산 성분을 반응시켜 얻어지는 폴리이미드 전구체 및/또는 그 폴리이미드 전구체를 이미드화한 폴리이미드와, 하기 식 [1] 로 나타내는 화합물을 함유하는 조성물.
(화학식 1)

(식［1］중, R₁ 은 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기이다.)

Description

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

본 발명은 막의 형성에 사용되는 조성물, 특히, 액정 배향막의 형성에 사용되는 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 주목되어, 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, 표시 디바이스로서 널리 사용되고 있는 액정 표시 소자의 구성 부재로, 액정을 사이에 끼우는 기판 표면에 형성되어, 액정을 일정한 방향으로 배향시킨다는 역할을 담당하고 있다. 또한, 액정 배향막에는, 액정을 배향시킨다는 역할 이외에도, 액정의 프레틸트각을 제어한다는 역할이 있다.

또, 최근, 액정 표시 소자가 고기능화되고, 그 사용 범위가 확대되는 가운데, 액정 배향막에는, 액정 표시 소자의 표시 불량을 억제하여 높은 표시 품위를 실현하기 위한 성능이나 신뢰성이 요구되고 있다.

현재, 공업적으로 이용되고 있는 주된 액정 배향막은, 내구성이 우수하고, 액정의 프레틸트각의 제어에 바람직한 폴리이미드계의 유기막이 널리 사용되고 있다. 이 폴리이미드계의 유기막으로 이루어지는 액정 배향막은, 폴리이미드 전구체인 폴리아미드산 (폴리아믹산) 및/또는 폴리아미드산을 이미드화한 폴리이미드의 용액을 함유하는 조성물인 액정 배향 처리제로 형성된다. 즉, 폴리이미드계의 액정 배향막은, 폴리이미드의 용액 또는 폴리이미드 전구체인 폴리아미드산의 용액으로 이루어지는 액정 배향 처리제를 기판에 도포하고, 통상적으로, 250 ℃ 정도의 온도에서 소성함으로써 형성되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).

일본 공개특허공보 평09-278724호

폴리이미드계의 액정 배향막은, 폴리이미드의 용액 또는 폴리이미드 전구체인 폴리아미드산의 용액으로 이루어지는 액정 배향 처리제를 기판에 도포하고, 이어서, 도포막을 소성함으로써 형성되지만, 도포에 있어서, 도포성의 향상, 특히, 기판에 대한 습윤 확산성의 향상이 요구되고 있다. 습윤 확산성의 향상에 의해, 액정 배향막 형성의 공정 중의 도포 공정에 있어서, 인쇄 도포시의 크레이터링이나 핀홀 등의 결함을 억제할 수 있다.

폴리이미드계의 유기막은, 전자 디바이스에 있어서의 층간 절연막이나 보호막 등에도 널리 사용되고 있고, 폴리이미드 전구체인 폴리아미드산 또는 폴리이미드의 용액을 함유하는 조성물로 형성하는 것이 가능하고, 액정 배향막의 경우와 마찬가지로, 도포성의 향상이 요구되고 있다. 도포성의 향상은, 인쇄 도포시의 결함의 억제에 유효가 된다.

그래서, 본 발명은, 도포성이 향상된, 기판에 대한 습윤 확산성이 높은 폴리이미드계의 유기막을 형성할 수 있는 조성물, 특히 크레이터링이나 핀홀 등의 결함이 억제된 액정 배향막을 형성할 수 있는 액정 배향 처리제, 그 액정 배향 처리제로부터 얻어지는 액정 배향막, 및 이 액정 배향막을 구비한 액정 표시 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 이하의 요지를 갖는 것이다.

(1) 카르복실기를 갖는 디아민 화합물을 함유하는 디아민 성분과 테트라카르복실산 성분을 반응시켜 얻어지는 폴리이미드 전구체 및/또는 폴리이미드 전구체를 이미드화한 폴리이미드와, 하기 식 [1] 로 나타내는 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 조성물.

[화학식 1]

(식［1］중, R₁ 은 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기이다.)

(2) 상기 식 [1] 로 나타내는 화합물이, 하기 식［2］또는 하기 식［3］으로 나타내는 화합물인 상기 (1) 에 기재된 조성물.

[화학식 2]

[화학식 3]

(3) 상기 카르복실기를 갖는 디아민 화합물은, -(CH₂)_a-COOH 기 (a 는 0 ∼ 4 의 정수이다) 를 갖는 디아민 화합물인 상기 (1) 또는 (2) 에 기재된 조성물.

(4) 상기 카르복실기를 갖는 디아민 화합물은, 하기 식［4］로 나타내는 구조의 디아민 화합물인 상기 (1) ∼ (3) 중 어느 한 항에 기재된 조성물.

[화학식 4]

(식［4］중, a 는 0 ∼ 4 의 정수를 나타내고, n 은 1 ∼ 4 의 정수를 나타낸다.)

(5) 상기 디아민 화합물의 함유량은, 상기 디아민 성분 중의 20 ∼ 100 몰％ 인 상기 (1) ∼ (4) 중 어느 한 항에 기재된 조성물.

(6) 상기 디아민 성분은, 하기 식［5］로 나타내는 구조의 제 2 의 디아민 화합물을 함유하는 상기 (1) ∼ (5) 중 어느 한 항에 기재된 조성물.

[화학식 5]

(식［5］중, X 는, -(CH₂)_b-OH 기 (b 는 0 ∼ 4 의 정수이다), 탄소수 1 ∼ 22 의 탄화수소기, 탄소수 1 ∼ 6 의 탄화수소기로 치환된 디치환 아미노기 또는 하기 식［6］으로 나타내는 기이며, n 은 1 ∼ 4 의 정수를 나타낸다.)

[화학식 6]

(식［6］중, Y¹ 은 단결합, -(CH₂)_a- (a 는 1 ∼ 15 의 정수이다), -O-, -CH₂O-, -COO- 또는 OCO- 이다. Y² 는 단결합 또는 (CH₂)_b- (b 는 1 ∼ 15 의 정수이다) 이다. Y³ 은 단결합, -(CH₂)_c- (c 는 1 ∼ 15 의 정수이다), -O-, -CH₂O-, -COO- 또는 OCO- 이다. Y⁴ 는 벤젠 고리, 시클로헥실 고리, 및 복소 고리에서 선택되는 2 가의 고리형기 (이들의 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 2 가의 유기기이다. Y⁵ 는 벤젠 고리, 시클로헥실 고리 및 복소 고리에서 선택되는 2 가의 고리형기 (이들의 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) 이다. Y⁶ 은 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 18 의 알킬기, 탄소수 1 ∼ 18 의 불소 함유 알킬기, 탄소수 1 ∼ 18 의 알콕실기 또는 탄소수 1 ∼ 18 의 불소 함유 알콕실기이다. n 은 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다.)

(7) 상기 테트라카르복실산 2 무수물이, 하기 식［7］로 나타내는 화합물인 상기 (1) ∼ (6) 중 어느 한 항에 기재된 조성물.

[화학식 7]

(식［7］중, Z₁ 은 탄소수 4 ∼ 13 의 4 가의 유기기이며, 또한 탄소수 4 ∼ 10 의 비방향족 고리형 탄화수소기를 함유한다.)

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

[화학식 8]

(식［7a］중, Z₂ ∼ Z₅ 는 수소 원자, 메틸기, 염소 원자 또는 벤젠 고리이며, 각각, 동일하거나 상이하여도 되고, 식［7g］중, Z₆ 및 Z₇ 은 수소 원자 또는 메틸기이며, 각각, 동일하거나 상이하여도 된다.)

(9) 상기 (1) ∼ (8) 중 어느 한 항에 기재된 조성물을 함유하는 액정 배향 처리제.

(10) 상기 (9) 에 기재된 액정 배향 처리제로부터 얻어지는 액정 배향막.

(11) 상기 (9) 에 기재된 액정 배향 처리제를 사용하여, 잉크젯법으로 얻어지는 액정 배향막.

(12) 전극을 구비한 1 쌍의 기판 사이에 액정층을 가지고 이루어지며, 상기 1 쌍의 기판 사이에 활성 에너지선 및 열 중 적어도 일방에 의해 중합되는 중합성 화합물을 함유하는 액정 조성물을 배치하고, 상기 전극간에 전압을 인가하면서 상기 중합성 화합물을 중합시키는 공정을 거쳐 제조되는 액정 표시 소자에 사용되는 것을 특징으로 하는 상기 (10) 또는 (11) 에 기재된 액정 배향막.

(13) 상기 (10) 또는 (11) 에 기재된 액정 배향막을 갖는 액정 표시 소자.

(14) 전극과 상기 액정 배향막을 구비한 1 쌍의 기판 사이에 액정층을 가지고 이루어지며, 상기 1 쌍의 기판 사이에 활성 에너지선 및 열 중 적어도 일방에 의해 중합되는 중합성 화합물을 함유하는 액정 조성물을 배치하고, 상기 전극간에 전압을 인가하면서 상기 중합성 화합물을 중합시키는 공정을 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는 상기 (13) 에 기재된 액정 표시 소자.

본 발명에 의하면, 도포성이 우수한 폴리이미드계의 막의 형성이 가능한 조성물이 제공된다. 특히, 도포성이 우수하고, 크레이터링이나 핀홀 등의 결함이 억제된 액정 배향막을 형성할 수 있는 액정 배향 처리제가 제공된다.

본 발명의 액정 배향 처리제를 사용하여 얻어지는 액정 배향막은, 결함이 없는 막형성이 가능하고, 이와 같은 액정 배향막을 갖는 액정 표시 소자는 높은 특성과 신뢰성을 갖는다.

폴리이미드계의 막, 특히 폴리이미드계의 액정 배향막의 형성은, 상기 서술한 바와 같이, 폴리이미드 또는 폴리이미드 전구체를 용매에 녹여 얻은 폴리이미드의 용액, 또는 폴리이미드 전구체의 용액을 사용하여 조성물을 구성하여 기판에 도포하고, 통상적으로, 200 ∼ 300 ℃ 정도의 온도에서 소성함으로써 이루어진다.

폴리이미드계 액정 배향막의 형성에, 폴리이미드 전구체인 폴리아미드산을 사용하는 경우에는, 가열에 의해 폴리아미드산의 탈수 폐환 반응 (열이미드화) 이 실시된다.

한편, 폴리이미드의 용액을 사용하여 폴리이미드계 액정 배향막을 형성하는 경우, 소성 공정의 주된 목적은, 도포막으로부터 용매를 제거하는 것이 된다.

그 때문에, 폴리이미드 용액을 사용하는 경우의 가열 온도는, 사용하는 용매의 비점의 영향을 받지만, 통상적으로는, 폴리아미드산을 사용하는 경우에 비해 낮게 할 수 있다.

폴리이미드계 액정 배향막의 형성을 실시하기 위해서 폴리이미드의 용액을 조제하는 경우, 통상적으로는 녹기 어려운 폴리이미드를 용해하는 것이 필요하게 되기 때문에, 적절한 용매의 사용이 필요하게 된다. 종래의 폴리이미드에 대해서는, N-메틸-2-피롤리돈 (이하, NMP 라고 칭한다.) 등의 고극성 용매가 선택되어 사용되고 있다. 고극성의 용매는, 특성으로서 높은 표면 장력을 가지고 있고, NMP 에 있어서도, 높은 표면 장력 특성을 가지고 있다. 따라서, NMP 를 용매로 하는 폴리이미드 용액을 사용하여, 기판에 대한 도포가 이루어진 경우, 기판 상에서의 습윤 확산 특성은 양호하지 않다. 그 결과, 도포막에 있어서, 크레이터링이나 핀홀 등의 인쇄 도포시의 결함이 발생하여, 균일한 특성의 고품질인 액정 배향막의 형성이 곤란해지는 경우가 있었다.

폴리이미드의 용액의 조제가, 보다 낮은 표면 장력을 갖는 용매를 사용하여 가능해지면, 폴리이미드 용액의 기판에 대한 도포성은 양호해져, 크레이터링이나 핀홀 등의 인쇄 도포시의 결함 발생을 억제할 수 있다.

즉, 보다 낮은 표면 장력 특성의 용매를 선택하고, 폴리이미드를 용해하여 폴리이미드의 용액을 조제할 수 있으면, 양호한 도포 특성을 실현하는 것이 가능해진다. 이러한 도포성의 향상은, 전자 디바이스의 절연막이나 보호막 등의 폴리이미드계의 막의 형성에 있어서도 필요해진다. 도포성의 향상은, 크레이터링이나 핀홀 등, 인쇄 도포시에 생기는 결함이 적은, 보다 균일한 폴리이미드 막의 형성을 가능하게 한다.

폴리이미드계의 막, 특히, 폴리이미드의 액정 배향막의 형성을 위해서, 폴리이미드의 용매에 대한 용해성을 개선함과 함께, 용매의 선택이 필요한 것을 알 수 있었다. 선택되는 용매는, 도포성을 고려하여, 보다 낮은 표면 장력 특성을 구비한 것이 바람직하다. 그 경우, 동시에, 용매의 용해성에 대응한 폴리이미드 구조의 선택도 필요하게 된다.

본 발명자는, 특정 구조의 디아민 화합물을 사용함으로써, 특정 구조를 갖는 폴리이미드 전구체가 얻어지고, 이 폴리이미드 전구체를 이미드화함으로써, 용해성이 개선된 폴리이미드가 얻어지는 것을 알아냈다. 아울러, 그 폴리이미드를 용해하는, 저표면 장력의 화합물 (용매라고도 칭한다.) 을 알아냈다.

즉, 본 발명에 있어서는, 특정 구조의 폴리이미드를 특정 용매에 용해한 조성물을 얻을 수 있어 액정 배향 처리제를 구성할 수 있다. 또, 얻어진 조성물로부터 얻어지는 액정 배향 처리제는, 도포성이 우수하여, 액정 배향막을 형성하는 데 바람직하다. 얻어진 액정 배향막은, 높은 신뢰성의 액정 표시 소자의 제공에 바람직하다.

본 발명의 조성물은, 폴리이미드 전구체를 탈수 폐환시켜 얻어지는 폴리이미드를 함유한다. 이 조성물은, 특히 액정 배향 처리제를 구성할 수 있다.

본 발명의 조성물은, 카르복실기를 갖는 디아민 화합물을 함유하는 디아민 성분과 테트라카르복실산 성분을 (중축합) 반응하여 얻어지는 폴리이미드 전구체 및/또는 그 폴리이미드 전구체를 이미드화한 폴리이미드와, 하기 식 [1] 로 나타내는 화합물을 함유하는 것을 특징으로 한다.

[화학식 9]

식［1］중, R₁ 은, 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기이다.

상기의 식 [1] 로 나타내는 화합물은, 하기 식［2］또는 하기 식［3］으로 나타내는 화합물인 것이 바람직하다. 식 [1] 로 나타내는 화합물은, 바람직하게는, 조성물 중에 용매로서 함유된다.

[화학식 10]

[화학식 11]

폴리이미드 전구체를 형성하는 디아민 성분은, 하기 식［4］의 카르복실기를 갖는 디아민 화합물을 함유하는 것이 바람직하다. 또, 그 외에 제 2 의 디아민 화합물을 함유하는 것이 가능하다. 제 2 의 디아민 화합물로서는, 하기 식 [5] 로 나타내는 구조의 디아민 화합물이 바람직하다.

[화학식 12]

식［4］중, a 는 0 ∼ 4 의 정수이며, n 은 1 ∼ 4 의 정수를 나타낸다.

[화학식 13]

식［5］중, X 는, -(CH₂)_b-OH 기 (b 는 0 ∼ 4 의 정수이다), 탄소수 1 ∼ 22 의 탄화수소기, 탄소수 1 ∼ 6 의 탄화수소기로 치환된 디치환 아미노기 또는 하기 식［6］으로 나타내는 기이며, n 은 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다.

[화학식 14]

식［6］중, Y¹ 은 단결합, -(CH₂)_a- (a 는 1 ∼ 15 의 정수이다), -O-, -CH₂O-, -COO- 또는 OCO- 이다. Y² 는 단결합 또는 (CH₂)_b- (b 는 1 ∼ 15 의 정수이다) 이다. Y³ 은 단결합, -(CH₂)_c- (c 는 1 ∼ 15 의 정수이다), -O-, -CH₂O-, -COO- 또는 OCO- 이다. Y⁴ 는 벤젠 고리, 시클로헥실 고리, 및 복소 고리에서 선택되는 2 가의 고리형기 (이들의 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 2 가의 유기기이다. Y⁵ 는 벤젠 고리, 시클로헥실 고리 및 복소 고리에서 선택되는 2 가의 고리형기 (이들의 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) 이다. Y⁶ 은 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 18 의 알킬기, 탄소수 1 ∼ 18 의 불소 함유 알킬기, 탄소수 1 ∼ 18 의 알콕실기 또는 탄소수 1 ∼ 18 의 불소 함유 알콕실기이다. n 은 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다.

＜카르복실기를 갖는 디아민 화합물＞

본 발명의 폴리이미드 전구체를 얻기 위한 카르복실기를 갖는 디아민 화합물은, 분자 내에, -(CH₂)_a-COOH 기 (a 는 0 ∼ 4 의 정수이다) 를 갖는 디아민 화합물인 것이 바람직하다.

예를 들어, 하기 식［4］로 나타내는 구조의 디아민 화합물을 들 수 있다.

[화학식 15]

또한, 하기 식［4-1］∼［4-4］로 나타내는 분자 내에 카르복실기를 갖는 디아민 화합물을 들 수 있다.

[화학식 16]

식［4-1］중, A₄는, 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- 이며, m₂ 및 m₃은 각각 0 ∼ 4 의 정수이며, 또한, m₂＋ m₃은 1 ∼ 4 의 정수이다.

식［4-2］중, m₄ 및 m₅는 각각 1 ∼ 5 의 정수이다.

식［4-3］중, A₅는, 탄소수 1 ∼ 5 의 직사슬형 또는 분기형의 알킬기이며, m₆은 1 ∼ 5 의 정수이다.

식［4-4］중, A₆은, 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- 이며, m₇은 1 ∼ 4 의 정수이다.

카르복실기를 갖는 디아민 화합물의 사용량은, 전체 디아민 성분 중의 10 ∼ 100 몰％ 인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 20 ∼ 100 몰％ 이다.

상기의 카르복실기를 갖는 디아민 화합물은, 조성물로 했을 때의 용매에 대한 용해성이나 도포성, 액정 배향막으로 한 경우에 있어서의 액정의 배향성, 전압 유지율, 축적 전하 등의 특성에 따라, 1 종류 또는 2 종류 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.

＜디아민 화합물의 합성 방법＞

식［4］로 나타내는 디아민 화합물을 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 바람직한 방법으로서는, 이하에 나타내는 것을 들 수 있다.

예를 들어, 식［4］로 나타내는 디아민 화합물은, 하기 식［4A］로 나타내는 디니트로체를 합성하고, 또한 니트로기를 환원하여 아미노기로 변환함으로써 얻어진다.

[화학식 17]

(식［4A］중, a 는 0 ∼ 4 의 정수이며, n 은 1 ∼ 4 의 정수를 나타낸다.)

디니트로기를 환원하는 방법에는, 특별히 제한은 없고, 통상적으로, 팔라듐-탄소, 산화백금, 라니니켈, 백금흑, 로듐-알루미나, 황화백금탄소 등을 촉매로서 사용하고, 아세트산에틸, 톨루엔, 테트라하이드로푸란, 디옥산, 알코올계 용제 등의 용매 중에 있어서, 수소 가스, 하이드라진, 염화수소 등에 의해 실시하는 방법이 있다.

＜제 2 의 디아민 화합물＞

본 발명의 조성물에 함유되는 디아민 성분은, 제 2 의 디아민 화합물로서 하기 식 [5] 로 나타내는 디아민 화합물을 함유할 수 있다.

[화학식 18]

식［5］중, X 는 치환기이다. n 은 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다.

구체적으로는, 식［5］에 있어서, X 는, -(CH₂)_b-OH 기 (b 는 0 ∼ 4 의 정수이다), 탄소수 1 ∼ 22 의 탄화수소기, 탄소수 1 ∼ 6 의 탄화수소기로 치환된 디치환 아미노기 또는 하기 식［6］으로 나타내는 기이다.

[화학식 19]

식［6］중, Y¹ 은 단결합, -(CH₂)_a- (a 는 1 ∼ 15 의 정수이다), -O-, -CH₂O-, -COO- 또는 OCO- 이다. 그 중에서도, 단결합, -(CH₂)_a- (a 는 1 ∼ 15 의 정수이다), -O-, -CH₂O- 또는 COO- 는, 측사슬 구조의 합성을 용이하게 하는 관점에서 바람직하고, 단결합, -(CH₂)_a- (a 는 1 ∼ 10 의 정수이다), -O-, -CH₂O- 또는 COO- 가 보다 바람직하다.

식［6］중, Y² 는 단결합 또는 (CH₂)_b- (b 는 1 ∼ 15 의 정수이다) 이다. 그 중에서도, 단결합 또는 (CH₂)_b- (b 는 1 ∼ 10 의 정수이다) 가 바람직하다.

식［6］중, Y³ 은 단결합, -(CH₂)_c- (c 는 1 ∼ 15 의 정수이다), -O-, -CH₂O-, -COO- 또는 OCO- 이다. 그 중에서도, 단결합, -(CH₂)_c- (c 는 1 ∼ 15 의 정수이다), -O-, -CH₂O-, -COO- 또는 OCO- 는, 측사슬 구조의 합성을 용이하게 하는 관점에서 바람직하고, 단결합, -(CH₂)_c- (c 는 1 ∼ 10 의 정수이다), -O-, -CH₂O-, -COO- 또는 OCO- 가 보다 바람직하다.

식［6］중, Y⁴ 는 벤젠 고리, 시클로헥산 고리 및 복소 고리로 이루어지는 군에서 선택되는 2 가의 고리형기 (이들의 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 2 가의 유기기이다. 그 중에서도, 벤젠 고리 및 시클로헥산 고리로 이루어지는 군에서 선택되는 2 가의 고리형기 또는 스테로이드 골격을 갖는 탄소수 12 ∼ 25 의 2 가의 유기기가 바람직하다.

식［6］중, Y⁵ 는 벤젠 고리, 시클로헥산 고리 및 복소 고리로 이루어지는 군에서 선택되는 2 가의 고리형기로서, 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.

식［6］중, n 은 0 ∼ 4 의 정수이다. 바람직하게는, 0 ∼ 2 의 정수이다.

식［6］중, 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 알콕실기이다. 그 중에서도, 탄소수 1 ∼ 18 의 알킬기, 탄소수 1 ∼ 10 의 불소 함유 알킬기, 탄소수 1 ∼ 18 의 알콕실기 또는 탄소수 1 ∼ 10 의 불소 함유 알콕실기인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 탄소수 1 ∼ 12 의 알킬기 또는 탄소수 1 ∼ 12 의 알콕실기이다. 더욱 바람직하게는, 탄소수 1 ∼ 9 의 알킬기 또는 탄소수 1 ∼ 9 의 알콕실기이다.

식［5］의 치환기 X 를 구성하는, 식［6］에 있어서의 Y¹, Y², Y³, Y⁴, Y⁵, Y⁶ 및 n 의 바람직한 조합으로서는, 국제 공개 공보 WO2011/132751 (2011. 10. 27 공개) 의 13 페이지 ∼ 34 페이지의 표 6 ∼ 표 47 에 게재되는 (2-1) ∼ (2-629) 와 동일한 조합을 들 수 있다. 또한, 국제 공개 공보의 각 표에서는, 본 발명에 있어서의 Y¹ ∼ Y⁶ 이, Y1 ∼ Y6 으로서 나타내지고 있지만, Y1 ∼ Y6 은, Y¹ ∼ Y⁶으로 바꿔 읽는 것으로 한다.

이하에, 식［5］로 나타내는 구조의 제 2 의 디아민 화합물의 구체예를 들지만, 이들은 예에 한정되는 것은 아니다.

즉, m-페닐렌디아민, 2,4-디메틸-m-페닐렌디아민, 2,6-디아미노톨루엔, 2,4-디아미노페놀, 3,5-디아미노페놀, 3,5-디아미노벤질알코올, 2,4-디아미노벤질알코올, 4,6-디아미노레조르시놀 외에, 하기의 식［5-1］∼［5-41］로 나타내는 구조의 디아민 화합물을 들 수 있다.

[화학식 20]

(식［5-1］∼［5-4］중, A₁ 은, 탄소수 1 ∼ 22 의 알킬기 또는 불소 함유 알킬기이다.)

[화학식 21]

[화학식 22]

[화학식 23]

[화학식 24]

[화학식 25]

[화학식 26]

[화학식 27]

(식［5-29］∼［5-31］중, R₁ 은 -O-, -OCH₂-, -CH₂O-, -COOCH₂- 또는 CH₂OCO- 이며, R₂ 는 탄소수 1 ∼ 22 의 알킬기, 알콕시기, 불소 함유 알킬기 또는 불소 함유 알콕시기이다.)

[화학식 28]

(식［5-32］∼［5-34］중, R₃ 은 -COO-, -OCO-, -COOCH₂-, -CH₂OCO-, -CH₂O-, -OCH₂- 또는 CH₂- 이며, R₄ 는 탄소수 1 ∼ 22 의 알킬기, 알콕시기, 불소 함유 알킬기 또는 불소 함유 알콕시기이다.)

[화학식 29]

(식［5-35］및 식［5-36］중, R₅ 는 -COO-, -OCO-, -COOCH₂-, -CH₂OCO-, -CH₂O-, -OCH₂-, -CH₂- 또는 O- 이며, R₆ 은 불소기, 시아노기, 트리플루오로메탄기, 니트로기, 아조기, 포르밀기, 아세틸기, 아세톡시기 또는 수산기이다.)

[화학식 30]

(식［5-37］및 식［5-38］중, R₇ 은 탄소수 3 ∼ 12 의 알킬기이며, 1,4-시클로헥실렌의 시스-트랜스 이성은, 각각 트랜스 이성체이다.)

[화학식 31]

(식［5-39］및 식［5-40］중, R₈ 은, 탄소수 3 ∼ 12 의 알킬기이며, 1,4-시클로헥실렌의 시스-트랜스 이성은, 각각 트랜스 이성체이다.)

[화학식 32]

(식［5-41］중, B₄는 불소 원자로 치환되어 있어도 되는 탄소수 3 ∼ 20 의 알킬기이며, B₃은 1,4-시클로헥실렌기 또는 1,4-페닐렌기이며, B₂는 산소 원자 또는 COO-* (단, 「*」를 부여한 결합손이 B₃과 결합한다.) 이며, B₁ 은 산소 원자 또는 COO-* (단, 「*」를 부여한 결합손이 (CH₂)a₂) 와 결합한다.) 이다. 또, a₁ 은 0 또는 1 의 정수이며, a₂ 는 2 ∼ 10 의 정수이며, a₃ 은 0 또는 1 의 정수이다.)

상기 제 2 의 디아민 화합물은, 조성물로 했을 때의 용매에 대한 용해성이나 도포성, 액정 배향막으로 한 경우에 있어서의 액정의 배향성, 전압 유지율, 축적 전하 등의 특성에 따라, 1 종류 또는 2 종류 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.

＜제 2 의 디아민 화합물의 합성 방법＞

식［5］로 나타내는 디아민 화합물을 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 바람직한 방법으로서는, 이하에 나타내는 것을 들 수 있다.

예를 들어, 식［5］로 나타내는 디아민 화합물은, 하기 식［5A］로 나타내는 디니트로체를 합성하고, 또한 니트로기를 환원하여 아미노기로 변환함으로써 얻어진다.

[화학식 33]

디니트로기를 환원하는 방법에는, 특별히 제한은 없고, 통상적으로, 팔라듐-탄소, 산화백금, 라니니켈, 백금흑, 로듐-알루미나, 황화백금탄소 등을 촉매로서 사용하고, 아세트산에틸, 톨루엔, 테트라하이드로푸란, 디옥산, 알코올계 용제 등의 용매 중에 있어서, 수소 가스, 하이드라진, 염화수소 등에 의해 실시하는 방법이 있다. 또한, 식［5A］중의 X 및 n 은, 상기한 제 2 의 디아민 화합물에 있어서의 식［5］중의 정의와 동의의이다.

＜그 밖의 디아민 화합물＞

본 발명의 효과를 저해하지 않는 한에 있어서, 분자 내에 카르복실기를 갖는 디아민 화합물이나, 식［5］로 나타내는 구조의 제 2 의 디아민 화합물 외에, 다른 구조의 디아민 화합물 (그 밖의 디아민 화합물이라고도 칭한다) 을 사용할 수 있다. 이들을 병용하여 폴리이미드 전구체를 얻은 후 폴리이미드로 하고, 얻어진 폴리이미드를 함유하는 조성물을 조제하여, 액정 배향 처리제로 해도 된다.

그 밖의 디아민 화합물의 구체예를 이하에 예시한다.

그 밖의 디아민 화합물로서는, 예를 들어, p-페닐렌디아민, 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, 2,6디아미노나프탈렌, 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(4아미노페닐)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, 그 밖의 디아민 화합물로서, 디아민 측사슬에 알킬기, 불소 함유 알킬기, 방향 고리, 지방족 고리 또는 복소 고리를 갖는 것, 또한, 이들로 이루어지는 대고리형 치환체를 갖는 것 등을 들 수도 있다. 구체적으로는, 하기 식［DA1］∼［DA13］으로 나타내는 디아민 화합물을 예시할 수 있다.

[화학식 34]

(식［DA1］∼［DA6］중, A₂는 -COO-, -OCO-, -CONH-, -NHCO-, -CH₂-, -O-, -CO- 또는 NH- 이며, A₃은 탄소수 1 ∼ 22 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬기, 또는 탄소수 1 ∼ 22 의 직사슬형 혹은 분기형의 불소 함유 알킬기를 나타낸다.)

[화학식 35]

(식［DA7］중, p 는 1 ∼ 10 의 정수이다.)

본 발명의 효과를 저해하지 않는 한에 있어서, 하기 식［DA8］∼［DA13］으로 나타내는 디아민 화합물을 사용할 수도 있다.

[화학식 36]

(식［DA10］중, m 은 0 ∼ 3 의 정수이며, 식［DA13］중, n 은 1 ∼ 5 의 정수이다.)

또한, 하기 식［DA14］및 식［DA15］로 나타내는 디아민 화합물을 사용할 수도 있다.

[화학식 37]

상기의 그 밖의 디아민 화합물은, 조성물로 했을 때의 용매에 대한 용해성이나 도포성, 액정 배향막으로 한 경우에 있어서의 액정의 배향성, 전압 유지율, 축적 전하 등의 액정 배향막에 있어서 중요해지는 특성에 따라, 1 종류 또는 2 종류 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.

＜테트라카르복실산 성분＞

본 발명의 폴리이미드 전구체를 얻기 위해서는, 하기 식［7］로 나타내는 지환 구조를 갖는 테트라카르복실산 2 무수물 (특정 테트라카르복실산 2 무수물이라고도 한다) 을 테트라카르복실산 성분의 일부로서 사용하는 것이 바람직하다.

[화학식 38]

식［7］중, Z₁ 은, 탄소수 4 ∼ 13 의 4 가의 유기기이며, 또한, 탄소수 4 ∼ 10 의 비방향족 고리형 탄화수소기를 함유한다. 구체적으로는, 하기 식［7a］∼［7j］로 나타내는 기가 바람직하다.

[화학식 39]

식［7a］중, Z₂ ∼ Z₅ 는 수소 원자, 메틸기, 염소 원자 또는 벤젠 고리이며, 각각 동일하거나 상이하여도 된다.

식［7g］중, Z₆ 및 Z₇ 은, 수소 원자 또는 메틸기이며, 각각 동일하거나 상이하여도 된다.

식［7］중, Z₁의 바람직한 기는, 중합 반응성이나 합성의 용이성에서, 식［7a］, 식［7c］, 식［7d］, 식［7e］, 식［7f］또는 식［7g］로 나타내는 기이다. 그 중에서도, 식［7a］, 식［7e］, 식［7f］또는 식［7g］로 나타내는 기가 바람직하고, 식［7e］또는 식［7f］가 가장 바람직하다.

식［7f］의 구조의 테트라카르복실산 2 무수물을 사용하는 경우, 테트라카르복실산 2 무수물의 성분 전체 중 20 질량％ 이상으로 함으로써, 원하는 효과가 얻어진다. 보다 바람직하게는 30 질량％ 이상이다. 폴리이미드 합성에 사용하는 테트라카르복실산 성분 전부를 식［7f］의 구조의 테트라카르복실산 2 무수물로 하는 것도 가능하다.

본 발명의 효과를 저해하지 않는 한에 있어서, 특정 테트라카르복실산 2 무수물 이외의 그 밖의 테트라카르복실산 성분을 사용할 수 있다.

그 밖의 테트라카르복실산 성분으로서는, 테트라카르복실산, 테트라카르복실산디할라이드, 테트라카르복실산 2 무수물, 테트라카르복실산의 카르복실산기를 디알킬에스테르화한 에스테르화물, 테트라카르복실산디할라이드의 카르복실산기를 디알킬에스테르화한 에스테르화물 등을 들 수 있다.

그 구체예로서는, 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.

상기의 그 밖의 테트라카르복실산 성분은, 형성되는 액정 배향막의 액정 배향성, 전압 유지 특성 및 축적 전하 등의 특성을 고려하여, 1 종류 또는 2 종류 이상을 선택하여 사용할 수 있다.

＜특정 중합체 및 용매＞

본 발명의 특정 중합체란, 카르복실기를 갖는 디아민 화합물을 함유하는 디아민 성분과 테트라카르복실산 성분을 반응시켜 얻어지는 폴리이미드 전구체 (폴리아미드산) 및/또는 그 폴리이미드 전구체를 탈수 폐환시켜 얻어지는 폴리이미드로 이루어지는 중합체이다.

본 발명의 폴리이미드 전구체는, 하기의 식［A］로 나타내는 구조이다.

[화학식 40]

(식［A］중, R₁ 은 4 가의 유기기이며, R₂ 는 2 가의 유기기이며, A₁ 및 A₂는 수소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 8 의 알킬기이며, 각각 동일하거나 상이하여도 되고, n 은 양의 정수를 나타낸다).

본 발명의 특정 중합체는, 하기의 식［B］로 나타내는 디아민 성분과 하기의 식［C］로 나타내는 테트라카르복실산 2 무수물을 원료로 함으로써 비교적 간편하게 얻어진다는 이유에서, 하기의 식［D］로 나타내는 반복 단위의 구조식으로 이루어지는 폴리아미드산을 이미드화시킨 폴리이미드가 바람직하다.

[화학식 41]

(식［B］및 식［C］중, R₁ 및 R₂ 는 식［A］에서 정의한 것과 동의의이다).

[화학식 42]

특정 중합체를 합성하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 통상적으로, 상기 서술한 바와 같이, 디아민 성분과 테트라카르복실산 성분을 반응시켜 얻어진다. 따라서, 폴리이미드 전구체로부터 얻어지는 폴리이미드는, 디아민 성분과 테트라카르복실산 성분을 반응시켜 얻어지는 폴리이미드 전구체로 조제된다.

일반적으로는, 테트라카르복실산 및 그 유도체로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 테트라카르복실산 성분과, 1 종 또는 복수종의 디아민 화합물로 이루어지는 디아민 성분을 반응시켜, 폴리아미드산을 얻는다. 구체적으로는, 테트라카르복실산 2 무수물과 디아민 성분을 중축합시켜 폴리아미드산을 얻는 방법, 테트라카르복실산과 디아민 성분을 탈수 중축합 반응시켜 폴리아미드산을 얻는 방법 또는 테트라카르복실산디할라이드와 디아민 성분을 중축합시켜 폴리아미드산을 얻는 방법이 이용된다.

폴리아미드산알킬에스테르를 얻으려면, 카르복실산기를 디알킬에스테르화한 테트라카르복실산과 디아민 성분을 중축합시키는 방법, 카르복실산기를 디알킬에스테르화한 테트라카르복실산디할라이드와 디아민 성분을 중축합시키는 방법 또는 폴리아미드산의 카르복실기를 에스테르로 변환하는 방법이 이용된다.

폴리이미드를 얻으려면, 상기의 폴리아미드산 또는 폴리아미드산알킬에스테르를 폐환시켜 폴리이미드로 하는 방법이 이용된다.

본 발명의 특정 중합체는, 분자 내에 카르복실기를 갖는 디아민 화합물을 함유하는 디아민 성분과, 상기한 지환 구조를 갖는 테트라카르복실산 성분을 반응시킴으로써 얻어지고, 또한, 얻어진 폴리이미드 전구체를 이미드화함으로써 얻어진다.

상기 디아민 성분과 테트라카르복실산 성분으로부터 얻어진 특정 중합체는, 용매에 대한 용해성이 향상된다. 또한, 특정 용매를 함유하는 조성물의 도포성이 향상된다.

본 발명의 특정 중합체를 얻기 위해서는, 상기 식［4］로 나타내는 구조의 디아민 화합물을 사용하는 것이 바람직하고, 그 사용량은, 폴리이미드를 얻는 반응에 사용하는 디아민 성분 전체의 10 ∼ 100 몰％ 인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 20 ∼ 100 몰％ 이다.

본 발명의 특정 중합체를 얻기 위해서 사용하는 디아민 성분 중에 상기 식［5］로 나타내는 구조의 디아민 화합물이 함유되는 경우, 그 사용량은 특정 중합체를 얻는 반응에 사용하는 디아민 성분 전체의 90 몰％ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 80 몰％ 이하이다. 그 경우, 분자 내에 카르복실기를 갖는 디아민 화합물의 바람직한 사용량과의 관계에서, 20 몰％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 특정 중합체를 얻기 위해서는, 공지된 합성 수법을 이용하여, 디아민 성분과 테트라카르복실산 성분과의 반응에 의해 폴리아미드산을 얻고, 그 후 폴리이미드를 얻을 수 있다. 폴리아미드산을 얻는 방법으로서는, 예를 들어, 디아민 성분과 테트라카르복실산 성분을 유기 용매 중에서 반응시키는 방법이 가능하다. 이 방법은, 유기 용매 중에서 비교적 효율적으로 반응이 진행됨과 함께, 부생성물의 발생이 적은 점에서 바람직하다.

후기하는 적당한 유기 용매 중에서 폴리이미드 전구체를 합성하고, 탈수 폐환 반응을 시켜 폴리이미드를 얻은 후, 폴리이미드를 분리하고, 상기 식 [1] 로 나타내는 화합물로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종의 화합물을 함유하는 용매에 용해함으로써, 본 발명의 조성물을 얻을 수 있다.

디아민 성분과 테트라카르복실산 성분의 반응에 사용하는 유기 용매로서는, 생성된 폴리이미드 전구체가 용해되는 것이면 특별히 한정되지 않는다.

그 구체예로서는, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸술폭사이드, γ-부티로락톤, 1,3-디메틸-이미다졸리디논, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 4-하이드록시-4-메틸-2-펜타논 등을 들 수 있다.

이들은, 단독으로 사용해도 되고, 혼합하여 사용해도 된다. 또, 폴리이미드 전구체를 용해시키지 않는 용매이어도, 생성된 폴리이미드 전구체가 석출되지 않는 범위이면, 상기 유기 용매에 혼합하여 사용할 수도 있다. 또한, 유기 용매 중의 수분은, 중합 반응을 저해하여, 생성된 폴리이미드 전구체를 가수분해시키는 원인이 되므로, 유기 용매는, 탈수 건조시킨 것을 사용하는 것이 바람직하다.

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

디아민 성분과 테트라카르복실산 성분을 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 너무 낮으면, 고분자량의 폴리이미드 전구체를 얻는 것이 어려워진다. 한편, 농도가 너무 높으면, 반응액의 점성이 너무 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 성분의 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 정하는 것이 가능하다.

본 발명의 폴리이미드는, 상기한 바와 같이, 폴리이미드 전구체를 탈수 폐환시켜 얻어진다. 이 폴리이미드는, 액정 배향막을 얻기 위한 중합체로서 유용하다.

본 발명의 폴리이미드에 있어서, 폴리이미드 전구체의 탈수 폐환율 (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 방법으로서는, 폴리이미드 전구체의 용액을 그대로 가열하는 열이미드화, 폴리이미드 전구체의 용액에 촉매를 첨가하는 촉매 이미드화 등을 들 수 있다.

폴리이미드 전구체를 용액 중에서 열이미드화시키는 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 전구체의 용액에, 염기성 촉매와 산무수물을 첨가하여, -20 ∼ 250 ℃, 바람직하게는 0 ∼ 180 ℃ 에서 교반함으로써 실시할 수 있다. 염기성 촉매의 양은, 아미드산기의 0.5 ∼ 30 몰배, 바람직하게는 2 ∼ 20 몰배이며, 산무수물의 양은, 아미드산기의 1 ∼ 50 몰배, 바람직하게는 3 ∼ 30 몰배이다.

염기성 촉매로서는 피리딘, 트리에틸아민, 트리메틸아민, 트리부틸아민, 트리옥틸아민 등을 들 수 있다. 그 중에서도 피리딘은 반응을 진행시키는데 적당한 염기성을 갖는 점에서 바람직하다.

산무수물로서는, 무수 아세트산, 무수 트리멜리트산, 무수 피로멜리트산 등을 들 수 있다. 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 침전 용매에 투입하여 침전시키면 된다. 침전에 사용하는 침전 용매로서는 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 아세톤, 헥산, 부틸셀로솔브, 헵탄, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 톨루엔, 벤젠, 물 등을 들 수 있다. 침전 용매에 투입하여 침전시킨 중합체는, 여과하여 회수한 후, 상압 혹은 감압하에서, 상온 혹은 가열하여 건조시킬 수 있다. 또, 침전 회수한 중합체를 용매에 재용해시켜 재차 침전 회수하는 조작을 2 ∼ 10 회 반복하면, 중합체 중의 불순물을 적게 할 수 있다. 이 때의 침전 용매로서는, 상기 서술한 침전 용매를 들 수 있고, 이들 중에서 선택되는 3 종류 이상의 용매를 사용하면, 보다 한층 정제의 효율이 상승하므로 바람직하다.

본 발명의 조성물에 함유되는 특정 중합체의 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.

＜액정 배향 처리제＞

본 발명의 액정 배향 처리제는, 상기 서술한 조성물로 이루어지고, 액정 배향막을 형성하기 위한 도포액이며, 중합체막을 형성하기 위한 중합체 성분을 용매에 용해시켜 얻어진 용액상의 조성물이다. 중합체 성분 중에는, 상기한 본 발명의 특정 중합체에서 선택되는 적어도 1 종의 중합체를 함유한다. 액정 배향 처리제 중의 중합체 성분의 함유량은, 0.1 ∼ 20 질량％ 가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 ∼ 15 질량％, 특히 바람직하게는 2 ∼ 10 질량％ 이다.

본 발명에 있어서는, 액정 배향 처리제에 함유되는 중합체 성분 모두가 본 발명의 특정 중합체이어도 된다. 또, 본 발명의 특정 중합체 이외의 다른 중합체가 혼합되어 있어도 된다. 그 때, 중합체 성분 중에 있어서의 다른 중합체의 함유량은, 0.5 ∼ 15 질량％, 바람직하게는 1 ∼ 10 질량％ 이다.

다른 중합체로서는, 상기한 분자 내에 카르복실기를 갖는 디아민 화합물을 함유하는 디아민 성분과, 지환 구조를 갖는 테트라카르복실산 성분을 반응시켜 얻어지는 특정 중합체 이외의 폴리이미드 전구체 및/또는 폴리이미드 전구체를 이미드화한 폴리이미드를 들 수 있다.

나아가서는, 폴리이미드 이외의 중합체, 구체적으로는, 아크릴폴리머, 메타크릴폴리머, 폴리스티렌, 폴리아미드 등을 들 수 있다.

본 발명의 액정 배향 처리제에 있어서는, 상기 특정 중합체가 용매 중에 용해된 상태로 함유된다. 사용되는 용매로서는, 본 발명의 특정 중합체인 폴리이미드를 용해하고, 예를 들어, NMP 에 비해 낮은 표면 장력 특성을 구비한 화합물을 함유하는 용매가 바람직하다.

구체적으로는, 용매는, 하기 식 [1] 로 나타내는 화합물을 함유하는 용매의 사용이 바람직하다.

[화학식 43]

식［1］중, R₁ 은, 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기이다.

그 중에서도, 상기의 식 [1] 로 나타내는 화합물은, 하기 식［2］또는 하기 식［3］으로 나타내는 화합물인 것이 바람직하다.

[화학식 44]

[화학식 45]

상기 식［1］로 나타내는 화합물은, 1 종이어도 되고, 2 종 이상의 혼합물이어도 된다. 상기 식［1］로 나타내는 화합물을 용매로서 사용함으로써, 도포성이 우수한 액정 배향 처리제를 제공할 수 있다.

본 발명의 액정 배향 처리제에 있어서는, 도포에 의해 균일한 막을 형성한다는 관점에서, 용매의 함유량은 70 ∼ 99 질량％ 인 것이 바람직하다. 함유량은, 목적으로 하는 액정 배향막의 막두께에 따라 적절히 변경할 수 있다. 용매로서는, 상기 식 [1］로 나타내는 화합물 중 어느 것, 또는 식 [1］로 나타내는 화합물로 나타내는 복수의 화합물의 혼합물이 사용된다.

또한, 액정 배향 처리제 중의 용매로서는, 도포성의 향상의 저해가 되지 않는 범위 내에서, 상기 식 [1］로 나타내는 화합물 이외의 다른 유기 용매를 혼합하여 함유시킬 수 있다.

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

이러한 다른 유기 용매를 함유시키는 경우, 그 함유량은, 전체 용매 중 50 질량％ 이하이며, 바람직하게는 40 질량％ 이하이다. 보다 바람직하게는, 30 질량％ 이하이다.

본 발명의 액정 배향 처리제는, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 한에 있어서, 액정 배향 처리제를 도포했을 때의 막의 막두께 균일성이나 표면 평활성을 더욱 향상시키는 목적에서, 도포성 향상을 위한 빈 (貧) 용매를 함유시킬 수 있다.

상기 빈용매의 구체예로서는, 다음의 것을 들 수 있다. 예를 들어, 에탄올, 이소프로필알코올, 1-부탄올, 2-부탄올, 이소부틸알코올, tert-부틸알코올, 1-펜탄올, 2-펜탄올, 3-펜탄올, 2-메틸-1-부탄올, 이소펜틸알코올, tert-펜틸알코올, 3-메틸-2-부탄올, 네오펜틸알코올, 1-헥산올, 2-메틸-1-펜탄올, 2-메틸-2-펜탄올, 2-에틸-1-부탄올, 1-헵탄올, 2-헵탄올, 3-헵탄올, 1-옥탄올, 2-옥탄올, 2-에틸-1-헥산올, 시클로헥산올, 1-메틸시클로헥산올, 2-메틸시클로헥산올, 3-메틸시클로헥산올, 1,2-에탄디올, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 2,3-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 2-에틸-1,3-헥산디올, 디프로필에테르, 디부틸에테르, 디헥실에테르, 디옥산, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 에틸렌글리콜디부틸에테르, 1,2-부톡시에탄, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르, 2-펜타논, 3-펜타논, 2-헥사논, 2-헵타논, 4-헵타논, 3-에톡시부틸아세테이트, 1-메틸펜틸아세테이트, 2-에틸부틸아세테이트, 2-에틸헥실아세테이트, 에틸렌글리콜모노아세테이트, 에틸렌글리콜디아세테이트, 프로필렌카보네이트, 에틸렌카보네이트, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 2-(메톡시메톡시)에탄올, 에틸렌글리콜이소프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 에틸렌글리콜모노이소아밀에테르, 에틸렌글리콜모노헥실에테르, 2-(헥실옥시)에탄올, 푸르푸릴알코올, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노부틸에테르, 1-(부톡시에톡시)프로판올, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노에틸에테르, 트리프로필렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노아세테이트, 에틸렌글리콜디아세테이트, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 2-(2-에톡시에톡시)에틸아세테이트, 디에틸렌글리콜아세테이트, 트리에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜모노메틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노에틸에테르, 락트산메틸, 락트산에틸, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산n-부틸, 아세트산프로필렌글리콜모노에틸에테르, 피루브산메틸, 피루브산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸, 3-에톡시프로피온산메틸에틸, 3-메톡시프로피온산에틸, 3-에톡시프로피온산, 3-메톡시프로피온산, 3-메톡시프로피온산프로필, 3-메톡시프로피온산부틸, 락트산메틸에스테르, 락트산에틸에스테르, 락트산n-프로필에스테르, 락트산n-부틸에스테르, 락트산이소아밀에스테르 등. 이들 빈용매는, 1 종류로 사용해도 되고, 복수 종류를 혼합하여 사용해도 된다.

이러한 빈용매를 함유시키는 경우, 상기 식［1］로 나타내는 화합물의 함유량은, 전체 용매 중, 90 질량％ 이하이며, 바람직하게는, 70 질량％ 이하이다. 보다 바람직하게는, 40 질량％ 이하이다.

또한, 본 발명의 액정 배향 처리제는, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 한에 있어서, 액정 배향 처리제를 도포했을 때의 막의 막두께 균일성이나 표면 평활성을 향상시키는 화합물, 액정 배향막과 기판의 밀착성을 향상시키는 화합물 등을 사용할 수 있다.

막의 막두께의 균일성이나 표면 평활성을 향상시키는 화합물로서는, 불소계 계면 활성제, 실리콘계 계면 활성제, 비이온계 계면 활성제 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 예를 들어, 에프톱 EF301, EF303, EF352 (토켐 프로덕츠사 제조), 메가팍크 F171, F173, R-30 (다이니폰 잉크사 제조), 플로라드 FC430, FC431 (스미토모 스리엠사 제조), 아사히가드 AG710, 서플론 S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106 (아사히 글라스사 제조) 등을 들 수 있다. 이들 계면 활성제의 사용 비율은, 액정 배향 처리제에 함유되는 수지 성분의 100 질량부에 대해, 바람직하게는 0.01 ∼ 2 질량부, 보다 바람직하게는 0.01 ∼ 1 질량부이다.

액정 배향막과 기판의 밀착성을 향상시키는 화합물의 구체예로서는, 다음에 나타내는 관능성 실란 함유 화합물이나 에폭시기 함유 화합물인 것을 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.

기판과의 밀착성을 향상시키는 화합물을 사용하는 경우, 그 첨가량은, 액정 배향 처리제에 함유되는 수지 성분, 즉, 상기의 특정 중합체의 100 질량부에 대해 0.1 ∼ 30 질량부인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 ∼ 20 질량부이다. 0.1 질량부 미만이면 밀착성 향상의 효과는 기대할 수 없고, 30 질량부보다 많아지면 액정의 배향성이 악화되는 경우가 있다.

본 발명의 액정 배향 처리제는, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 한, 에폭시기, 이소시아네이트기, 옥세탄기 또는 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 수 있다.

에폭시기 또는 이소시아네이트기를 갖는 가교성 화합물로서는, 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 화합물로서는, 하기 식［8］로 나타내는 옥세탄기를 적어도 2 개 갖는 가교성 화합물이다.

[화학식 46]

구체적으로는, 하기 식［8-1］∼［8-11］로 나타내는 가교성 화합물이다.

[화학식 47]

[화학식 48]

[화학식 49]

시클로카보네이트기를 갖는 가교성 화합물로서는, 하기 식［9］로 나타내는 시클로카보네이트기를 적어도 2 개 갖는 가교성 화합물이다.

[화학식 50]

구체적으로는, 하기 식［9-1］∼［9-37］로 나타내는 가교성 화합물이다.

[화학식 51]

[화학식 52]

[화학식 53]

[화학식 54]

[화학식 55]

[화학식 56]

[화학식 57]

[화학식 58]

(식［9-24］중, n 은 1 ∼ 5 의 정수이며, 식［9-25］중, n 은 1 ∼ 5 의 정수이며, 식［9-36］중, n 은 1 ∼ 100 의 정수이며, 식［9-37］중, n 은 1 ∼ 10 의 정수이다.)

또한, 하기 식［9-38］∼［9-40］에 나타내는 적어도 1 종의 구조를 갖는 폴리실록산을 들 수도 있다.

[화학식 59]

(식［9-38］∼［9-40］중, R₁, R₂, R₃, R₄ 및 R₅ 는, 각각 독립적으로, 식［9］로 나타내는 구조, 수소 원자, 수산기, 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기, 알콕실기, 지방족 고리 또는 방향족 고리이며, 적어도 1 개는 식［9］로 나타내는 구조이다).

보다 구체적으로는, 하기 식［9-41］및 식［9-42］의 화합물을 들 수 있다.

[화학식 60]

(식［9-41］중, R₆ 은, 각각 독립적으로, 식［9］로 나타내는 구조, 수소 원자, 수산기, 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기, 알콕실기, 지방족 고리 또는 방향족 고리이며, 적어도 1 개는 식［9］로 나타내는 구조이다. 식［9-42］중, n 은 1 ∼ 10 의 정수이다.)

하이드록실기 및 알콕실기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 치환기를 갖는 가교성 화합물로서는, 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 메틸올기 및/또는 알콕시메틸기로 치환된 멜라민 유도체, 벤조구아나민 유도체, 또는 글리콜우릴을 사용할 수 있다. 멜라민 유도체 및 벤조구아나민 유도체는, 2 량체 또는 3 량체로서 존재하는 것도 가능하다. 이들은 트리아진 고리 1 개당, 메틸올기 또는 알콕시메틸기를 평균 3 개 이상 6 개 이하 갖는 것이 바람직하다.

이와 같은 멜라민 유도체 또는 벤조구아나민 유도체의 예로서는, 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 예로서, 사이멜 1170 과 같은 부톡시메틸화글리콜우릴, 사이멜 1172 와 같은 메틸올화글리콜우릴, 파우더링크 1174 와 같은 메톡시메틸올화글리콜우릴 등을 들 수 있다.

하이드록실기 혹은 알콕실기를 갖는 벤젠 또는 페놀성 화합물로서는, 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, 국제 공개 공보 WO2011/132751 (2011. 10. 27 공개) 의 62 페이지 ∼ 66 페이지에 게재되는, 식［6-1］∼［6-48］로 나타내는 가교성 화합물을 들 수 있다.

중합성 불포화 결합을 갖는 가교성 화합물로서는, 예를 들어, 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트, 트리(메트)아크릴로일옥시에톡시트리메틸올프로판 또는 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-메틸올(메트)아크릴아미드 등의 중합성 불포화기를 분자 내에 1 개 갖는 가교성 화합물 ； 등을 들 수 있다.

또한, 하기 식［11］로 나타내는 화합물을 사용할 수도 있다.

[화학식 61]

식［11］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 기이며, E₂ 는 하기 식［11a］및 식［11b］에서 선택되는 기이며, n 은 1 ∼ 4 의 정수이다.

[화학식 62]

상기 화합물은 가교성 화합물의 일례이며, 이들로 한정되는 것은 아니다.

또, 본 발명의 액정 배향 처리제에 함유되는 가교성 화합물은, 1 종류이어도 되고, 2 종류 이상 조합해도 된다.

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

본 발명의 액정 배향 처리제에는, 상기 외에, 본 발명의 효과가 저해되지 않는 범위이면, 액정 배향막의 유전율이나 도전성 등의 전기 특성을 향상시키는 목적의 유전체나 도전 물질을 첨가해도 된다.

액정 배향 처리제를 사용하여 형성되는 액정 배향막 중의 전하 이동을 촉진하고, 이 액정 배향막을 사용한 액정 셀의 전하 누출을 촉진시키는 화합물로서, 국제 공개 공보 WO2011/132751 (2011. 10. 27 공개) 의 69 페이지 ∼ 73 페이지에 게재되는, 식［M1］∼［M156］으로 나타내는 질소 함유 복소 고리 아민 화합물을 첨가할 수도 있다. 이들의 아민 화합물은, 조성물의 용액에 직접 첨가해도 상관없지만, 적당한 용매로 농도 0.1 ∼ 10 질량％, 바람직하게는 1 ∼ 7 질량％ 의 용액으로 하고 나서 첨가하는 것이 바람직하다. 용매로서는, 상기 식［1］의 화합물 외에, 폴리아미드산이나 폴리이미드를 용해시키는 유기 용매이면 특별히 한정되지 않는다.

＜액정 배향막 및 액정 표시 소자＞

본 발명의 액정 배향 처리제는, 기판 상에 도포, 소성한 후, 러빙 처리나 광 조사 등으로 배향 처리를 하여, 액정 배향막으로서 사용할 수 있다. 또, 수직 배향 용도 등의 경우에서는, 배향 처리 없이도 액정 배향막을 형성할 수 있다.

기판으로서는, 투명성이 높은 기판이면 특별히 한정되지 않고, 유리 기판 외에, 아크릴 기판이나 폴리카보네이트 기판 등의 플라스틱 기판 등도 사용할 수 있다. 프로세스의 간소화의 관점에서는, 액정 구동을 위한 ITO 전극 등이 형성된 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 또, 반사형의 액정 표시 소자에서는, 편측의 기판만으로 된다면 실리콘 웨이퍼 등의 불투명한 기판도 사용할 수 있고, 이 경우의 전극으로서는 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 방법으로서는, 딥법, 롤코터법, 슬릿코터법, 스피너법, 스프레이법 등이 있고, 목적에 따라 이들을 사용해도 된다. 본 발명의 배향 처리제는, 이상의 도포법을 사용한 경우이어도 도포성은 양호하다.

액정 배향 처리제를 기판 상에 도포한 후에는, 특정 중합체로서 폴리이미드가 주로 함유되는 경우, 핫 플레이트, 열순환형 오븐, IR (적외선) 형 오븐 등의 가열 수단에 의해 50 ∼ 300 ℃, 바람직하게는 80 ∼ 250 ℃ 에서 용매를 증발시켜 도포막으로 할 수 있다.

소성 후의 도포막의 두께는, 너무 두꺼우면 액정 표시 소자의 소비 전력의 면에서 불리해지고, 너무 얇으면 액정 표시 소자의 신뢰성이 저하되는 경우가 있으므로, 바람직하게는 5 ∼ 300 nm, 보다 바람직하게는 10 ∼ 100 nm 이다. 액정을 수평 배향이나 경사 배향시키는 경우에는, 소성 후의 도포막을 러빙, 편광 자외선 조사 등으로 처리한다.

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

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

본 발명의 액정 배향막은, 전극을 구비한 1 쌍의 기판 사이에 액정층을 가지고 이루어지며, 1 쌍의 기판 사이에 활성 에너지선 및 열 중 적어도 일방에 의해 중합되는 중합성 화합물을 함유하는 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 에너지선으로서는 자외선이 바람직하다.

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

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

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

액정에는, 열이나 자외선 조사에 의해 중합하는 중합성 화합물이 혼합된다. 중합성 화합물로서는, 아크릴레이트기, 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 중합되지 않아 액정의 배향을 제어할 수 없게 되고, 10 질량부보다 많아지면, 미반응의 중합성 화합물이 많아져 액정 표시 소자의 노광 특성이 저하된다.

액정 셀을 제조한 후에는, 액정 셀에 교류 또는 직류의 전압을 인가하면서, 열이나 자외선의 조사를 하여 중합성 화합물을 중합한다. 이로써, 액정 분자의 배향을 제어할 수 있다.

또한, 본 발명의 액정 배향 처리제는, 전극을 구비한 1 쌍의 기판 사이에 액정층을 가지고 이루어지며, 상기 1 쌍의 기판 사이에 활성 에너지선 및 열 중 적어도 일방에 의해 중합되는 중합성기를 함유하는 액정 배향막을 배치하고, 전극간에 전압을 인가하는 공정을 거쳐 제조되는 액정 표시 소자에도 바람직하게 사용된다. 여기서, 활성 에너지선으로서는 자외선이 바람직하다.

활성 에너지선 및 열 중 적어도 일방에 의해 중합되는 중합성기를 함유하는 액정 배향막을 얻기 위해서는, 이 중합성기를 함유하는 화합물을 액정 배향 처리제 중에 첨가하는 방법, 중합성기를 함유하는 중합체 성분을 사용하는 방법 등을 들 수 있다. 본 발명의 액정 배향 처리제는, 열이나 자외선의 조사에 의해, 반응하는 2 중 결합 부위를 가지는 특정 화합물을 함유하고 있기 때문에, 자외선의 조사 및 가열 중 적어도 일방에 의해 액정 분자의 배향을 제어할 수 있다.

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

상기한 공정을 거침으로써, 본 발명의 액정 표시 소자가 얻어진다. 이들 액정 표시 소자는, 본 발명의 액정 배향막을 가지고 있는 점에서, 제조 프로세스가 보다 저온인 것이 되고, 신뢰성이 우수하고, 대화면으로 고정밀한 액정 텔레비전 등에 바람직하게 이용 가능하다.

본 발명의 조성물은, 액정 배향막의 형성에 사용하는 액정 배향 처리제 이외의 용도에 있어서, 폴리이미드막을 형성하기 위해서 사용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 다른 전자 디바이스에 있어서, 층간 절연막이나 보호막의 형성에 사용하는 것이 가능하다. 그 경우, 본 발명의 조성물에는, 그 용도에 따라 다양한 성분을 첨가하는 것이 가능하다.

실시예

이하에 실시예를 들지만, 본 발명은 이들로 한정하여 해석되어야 하는 것은 아니다.

본 실시예 및 비교예에서 사용하는 약어는, 이하와 같다.

＜분자 내에 카르복실기를 갖는 디아민 화합물＞

D1 ： 3,5-디아미노벤조산

D2 ： 1,4-디아미노벤조산

[화학식 63]

＜식［5］로 나타내는 구조의 제 2 의 디아민 화합물＞

D3 ： m-페닐렌디아민

D4 ： 디아민 5 ： 1,3-디아미노-4-(옥타데실옥시)벤젠

D5 ： 디아민 6 ： 1,3-디아미노-4-〔4-(트랜스-4-n-헵틸시클로헥실)페녹시〕벤젠

D6 ： 1,3-디아미노-4-｛4-〔트랜스-4-(트랜스-4-n-펜틸시클로헥실)시클로헥실〕페녹시｝벤젠

[화학식 64]

＜그 밖의 디아민 화합물＞

D7 ： p-페닐렌디아민

[화학식 65]

＜테트라카르복실산 2 무수물＞

M1 ： 1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산 2 무수물

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

M3 ： 3,4-디카르복시-1,2,3,4-테트라하이드로-1-나프탈렌숙신산 2 무수물

M4 ： 2,3,5-트리카르복시시클로펜틸아세트산 2 무수물

[화학식 66]

＜식［1］로 나타내는 구조의 화합물 (유기 용매)＞

DEME ： 디에틸렌글리콜모노메틸에테르

DEEE ： 디에틸렌글리콜모노에틸에테르

＜그 밖의 화합물 (용매)＞

NMP ： N-메틸-2-피롤리돈

BCS ： 에틸렌글리콜모노부틸에테르

폴리아미드산 및 폴리이미드에 관한 분자량이나 이미드화율 등의 물성은, 다음과 같이 하여 평가했다.

(폴리아미드산 및 폴리이미드의 분자량 측정)

폴리아미드산 및 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 측정했다.

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) (토오소사 제조) 및 폴리에틸렌글리콜 (분자량 ： 약 12,000, 4,000, 및 1,000) (폴리머 라보라토리사 제조).

(이미드화율의 측정)

합성예에 있어서의 폴리이미드의 이미드화율은 다음과 같이 하여 측정했다. 폴리이미드 분말 (20 mg) 을 NMR 샘플관 (NMR 샘플링 튜브 스탠다드 φ5 (쿠사노 과학사 제조)) 에 넣고, 중수소화 디메틸술폭사이드 (DMSO-d6, 0.05 질량％ TMS (테트라메틸실란) 혼합품) (0.53 ㎖) 를 첨가하여, 초음파를 가하여 완전히 용해시켰다. 이 용액을 NMR 측정기 (JNW-ECA500) (닛폰 전자 데이텀사 제조) 로 500 MHz 의 프로톤 NMR 을 측정했다. 이미드화율은, 이미드화 전후에서 변화하지 않는 구조에서 유래하는 프로톤을 기준 프로톤으로 하여 정하고, 이 프로톤의 피크 적산치와, 9.5 ∼ 10.0 ppm 부근에 나타나는 아미드산의 NH 기에서 유래하는 프로톤 피크 적산치를 사용하여 이하의 식에 의해 구했다.

이미드화율 (％) = (1-α·x/y) × 100

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

＜폴리이미드의 합성＞

＜합성예 1＞

M2 (3.94 g, 15.7 mmol), D1 (1.60 g, 10.5 mmol), 및 D6 (4.56 g, 10.5 mmol) 을 NMP (30.31 g) 중에서 혼합하고, 80 ℃ 에서 5 시간 반응시킨 후, M1 (1.01 g, 5.2 mmol) 과 NMP (14.1 g) 를 첨가하여, 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 (1.93 g), 및 피리딘 (1.49 g) 을 첨가하고, 80 ℃ 에서 3 시간 반응시켰다. 이 반응 용액을 메탄올 (250 ㎖) 중에 투입하여, 얻어진 침전물을 여과 분리했다. 이 침전물을 메탄올로 세정하고, 100 ℃ 에서 감압 건조시켜, 폴리이미드 분말 (A) 를 얻었다. 이 폴리이미드 (A) 의 이미드화율은 55 ％ 이며, 수평균 분자량은 21,300 이며, 중량 평균 분자량은 63,800 이었다.

＜합성예 2＞

M2 (4.32 g, 17.3 mmol), D1 (2.80 g, 18.4 mmol), 및 D6 (2.00 g, 4.6 mmol) 을 NMP (27.3 g) 중에서 혼합하고, 80 ℃ 에서 5 시간 반응시킨 후, M1 (1.07 g, 5.5 mmol) 과 NMP (13.4 g) 를 첨가하여 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 (2.29 g), 및 피리딘 (1.78 g) 을 첨가하여 80 ℃ 에서 3 시간 반응시켰다. 이 반응 용액을 메탄올 (250 ㎖) 중에 투입하여, 얻어진 침전물을 여과 분리했다. 이 침전물을 메탄올로 세정하고, 100 ℃ 에서 감압 건조시켜, 폴리이미드 분말 (B) 를 얻었다. 이 폴리이미드 (B) 의 이미드화율은 51 ％ 이며, 수평균 분자량은 18,400 이며, 중량 평균 분자량은 57,100 이었다.

＜합성예 3＞

M2 (9.01 g, 36.0 mmol), D1 (6.57 g, 43.2 mmol), 및 D6 (2.09 g, 4.8 mmol) 을 NMP (53.0 g) 중에서 혼합하고, 80 ℃ 에서 5 시간 반응시킨 후, M1 (2.21 g, 11.3 mmol) 과 NMP (26.5 g) 를 첨가하여 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 (2.44 g), 및 피리딘 (1.90 g) 을 첨가하여 90 ℃ 에서 2.5 시간 반응시켰다. 이 반응 용액을 메탄올 (250 ㎖) 중에 투입하여, 얻어진 침전물을 여과 분리했다. 이 침전물을 메탄올로 세정하고, 100 ℃ 에서 감압 건조시켜, 폴리이미드 분말 (C) 를 얻었다. 이 폴리이미드 (C) 의 이미드화율은 52 ％ 이며, 수평균 분자량은 15,700 이며, 중량 평균 분자량은 50,100 이었다.

＜합성예 4＞

M2 (5.07 g, 20.3 mmol), 및 D1 (4.11 g, 27.0 mmol) 을 NMP (27.5 g) 중에서 혼합하고, 80 ℃ 에서 5 시간 반응시킨 후, M1 (1.22 g, 6.2 mmol) 과 NMP (14.1 g) 를 첨가하여 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 (2.63 g), 및 피리딘 (2.04 g) 을 첨가하여 90 ℃ 에서 2.5 시간 반응시켰다. 이 반응 용액을 메탄올 (250 ㎖) 중에 투입하여, 얻어진 침전물을 여과 분리했다. 이 침전물을 메탄올로 세정하고, 100 ℃ 에서 감압 건조시켜, 폴리이미드 분말 (D) 를 얻었다. 이 폴리이미드 (D) 의 이미드화율은 49 ％ 이며, 수평균 분자량은 15,700 이며, 중량 평균 분자량은 47,000 이었다.

＜합성예 5＞

M2 (6.13 g, 24.5 mmol), 및 D1 (3.80 g, 25.0 mmol) 을 NMP (39.7 g) 중에서 혼합하고, 80 ℃ 에서 16 시간 반응시켜, 폴리아미드산 용액을 얻었다.

이 폴리아미드산 용액 (20.0 g) 에 NMP 를 첨가하여 6 질량％ 로 희석한 후, 이미드화 촉매로서 무수 아세트산 (2.54 g), 및 피리딘 (1.97 g) 을 첨가하여 90 ℃ 에서 3.5 시간 반응시켰다. 이 반응 용액을 메탄올 (250 ㎖) 중에 투입하여, 얻어진 침전물을 여과 분리했다. 이 침전물을 메탄올로 세정하고, 100 ℃ 에서 감압 건조시켜, 폴리이미드 분말 (E) 를 얻었다. 이 폴리이미드 (E) 의 이미드화율은 49 ％ 이며, 수평균 분자량은 14,800 이며, 중량 평균 분자량은 42,200 이었다.

＜합성예 6＞

M2 (17.7 g, 70.7 mmol), D1 (8.20 g, 53.9 mmol), 및 D6 (12.6 g, 29.0 mmol) 을 NMP (115.5 g) 중에서 혼합하고, 80 ℃ 에서 5 시간 반응시킨 후, M1 (2.35 g, 12.0 mmol) 과 NMP (47.6 g) 를 첨가하여 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 (2.48 g), 및 피리딘 (1.28 g) 을 첨가하여 90 ℃ 에서 2 시간 반응시켰다. 이 반응 용액을 메탄올 (250 ㎖) 중에 투입하여, 얻어진 침전물을 여과 분리했다. 이 침전물을 메탄올로 세정하고, 100 ℃ 에서 감압 건조시켜, 폴리이미드 분말 (F) 를 얻었다. 이 폴리이미드 (F) 의 이미드화율은 53 ％ 이며, 수평균 분자량은 18,900 이며, 중량 평균 분자량은 51,400 이었다.

＜합성예 7＞

M2 (5.25 g, 21.0 mmol), D1 (4.15 g, 27.3 mmol), 및 D6 (6.40 g, 14.7 mmol) 을 NMP (47.4 g) 중에서 혼합하고, 80 ℃ 에서 5 시간 반응시킨 후, M1 (4.10 g, 20.9 mmol) 과 NMP (31.9 g) 를 첨가하여 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 (2.15 g), 및 피리딘 (1.67 g) 을 첨가하여 80 ℃ 에서 3.5 시간 반응시켰다. 이 반응 용액을 메탄올 (250 ㎖) 중에 투입하여, 얻어진 침전물을 여과 분리했다. 이 침전물을 메탄올로 세정하고, 100 ℃ 에서 감압 건조시켜, 폴리이미드 분말 (G) 를 얻었다. 이 폴리이미드 (G) 의 이미드화율은 63 ％ 이며, 수평균 분자량은 19,400 이며, 중량 평균 분자량은 60,400 이었다.

＜합성예 8＞

M2 (1.67 g, 6.7 mmol), D1 (2.14 g, 14.1 mmol), 및 D6 (3.35 g, 7.7 mmol) 을 NMP (21.5 g) 중에서 혼합하고, 80 ℃ 에서 5 시간 반응시킨 후, M1 (2.93 g, 14.9 mmol) 과 NMP (18.9 g) 를 첨가하여 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 (2.20 g), 및 피리딘 (1.71 g) 을 첨가하여 50 ℃ 에서 1.5 시간 반응시켰다. 이 반응 용액을 메탄올 (250 ㎖) 중에 투입하여, 얻어진 침전물을 여과 분리했다. 이 침전물을 메탄올로 세정하고, 100 ℃ 에서 감압 건조시켜, 폴리이미드 분말 (H) 를 얻었다. 이 폴리이미드 (H) 의 이미드화율은 55 ％ 이며, 수평균 분자량은 21,600 이며, 중량 평균 분자량은 61,400 이었다.

＜합성예 9＞

M2 (4.13 g, 16.5 mmol), D1 (2.34 g, 15.4 mmol), 및 D4 (2.49 g, 6.6 mmol) 를 NMP (26.9 g) 중에서 혼합하고, 80 ℃ 에서 5 시간 반응시킨 후, M1 (1.03 g, 5.3 mmol) 과 NMP (13.1 g) 를 첨가하여 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 (2.24 g), 및 피리딘 (1.73 g) 을 첨가하여 80 ℃ 에서 3 시간 반응시켰다. 이 반응 용액을 메탄올 (250 ㎖) 중에 투입하여, 얻어진 침전물을 여과 분리했다. 이 침전물을 메탄올로 세정하고, 100 ℃ 에서 감압 건조시켜, 폴리이미드 분말 (I) 를 얻었다. 이 폴리이미드 (I) 의 이미드화율은 55 ％ 이며, 수평균 분자량은 18,900 이며, 중량 평균 분자량은 59,000 이었다.

＜합성예 10＞

M2 (4.13 g, 16.5 mmol), D1 (2.34 g, 15.4 mmol), 및 D5 (2.51 g, 6.6 mmol) 를 NMP (27.0 g) 중에서 혼합하고, 80 ℃ 에서 5 시간 반응시킨 후, M1 (1.04 g, 5.3 mmol) 과 NMP (13.1 g) 를 첨가하여 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 (2.23 g), 및 피리딘 (1.73 g) 을 첨가하여 80 ℃ 에서 3 시간 반응시켰다. 이 반응 용액을 메탄올 (250 ㎖) 중에 투입하여, 얻어진 침전물을 여과 분리했다. 이 침전물을 메탄올로 세정하고, 100 ℃ 에서 감압 건조시켜, 폴리이미드 분말 (J) 를 얻었다. 이 폴리이미드 (J) 의 이미드화율은 50 ％ 이며, 수평균 분자량은 19,700 이며, 중량 평균 분자량은 60,000 이었다.

＜합성예 11＞

M2 (4.13 g, 16.5 mmol), D2 (2.34 g, 15.4 mmol), 및 D5 (2.51 g, 6.6 mmol) 를 NMP (27.0 g) 중에서 혼합하고, 80 ℃ 에서 5 시간 반응시킨 후, M1 (1.06 g, 5.4 mmol) 과 NMP (13.2 g) 를 첨가하여 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 (2.23 g), 및 피리딘 (1.73 g) 을 첨가하여 80 ℃ 에서 3 시간 반응시켰다. 이 반응 용액을 메탄올 (250 ㎖) 중에 투입하여, 얻어진 침전물을 여과 분리했다. 이 침전물을 메탄올로 세정하고, 100 ℃ 에서 감압 건조시켜, 폴리이미드 분말 (K) 를 얻었다. 이 폴리이미드 (K) 의 이미드화율은 52 ％ 이며, 수평균 분자량은 17,900 이며, 중량 평균 분자량은 57,600 이었다.

＜합성예 12＞

M2 (8.07 g, 32.3 mmol), D1 (4.58 g, 30.1 mmol), 및 D6 (5.61 g, 12.9 mmol) 을 NMP (54.8 g) 중에서 혼합하고, 80 ℃ 에서 5 시간 반응시킨 후, M1 (2.05 g, 10.5 mmol) 과 NMP (26.5 g) 를 첨가하여 40 ℃ 에서 6 시간 반응시켜 폴리아미드산 용액을 얻었다.

이 폴리아미드산 용액 (80.0 g) 에 NMP 를 첨가하여 6 질량％ 로 희석한 후, 이미드화 촉매로서 무수 아세트산 (17.25 g), 및 피리딘 (5.35 g) 을 첨가하여 100 ℃ 에서 3 시간 반응시켰다. 이 반응 용액을 메탄올 (1010 ㎖) 중에 투입하여, 얻어진 침전물을 여과 분리했다. 이 침전물을 메탄올로 세정하고, 100 ℃ 에서 감압 건조시켜, 폴리이미드 분말 (L) 을 얻었다. 이 폴리이미드 (L) 의 이미드화율은 80 ％ 이며, 수평균 분자량은 20,500 이며, 중량 평균 분자량은 53,100 이었다.

＜합성예 13＞

M2 (17.7 g, 70.7 mmol), D1 (8.18 g, 53.8 mmol), 및 D6 (12.5 g, 28.8 mmol) 을 NMP (115.5 g) 중에서 혼합하고, 80 ℃ 에서 5 시간 반응시킨 후, M1 (2.28 g, 11.7 mmol) 과 NMP (47.6 g) 를 첨가하여 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 (2.48 g), 및 피리딘 (1.28 g) 을 첨가하여 100 ℃ 에서 2.5 시간 반응시켰다. 이 반응 용액을 메탄올 (250 ㎖) 중에 투입하여, 얻어진 침전물을 여과 분리했다. 이 침전물을 메탄올로 세정하고, 100 ℃ 에서 감압 건조시켜, 폴리이미드 분말 (M) 을 얻었다. 이 폴리이미드 (M) 의 이미드화율은 70 ％ 이며, 수평균 분자량은 19,300 이며, 중량 평균 분자량은 54,000 이었다.

＜합성예 14＞

M3 (6.91 g, 23.0 mmol), D1 (2.45 g, 16.1 mmol), 및 D5 (2.63 g, 6.9 mmol) 를 NMP (47.9 g) 중에서 혼합하고, 40 ℃ 에서 40 시간 반응시켜, 폴리아미드산 용액을 얻었다.

이 폴리아미드산 용액 (20.0 g) 에 NMP 를 첨가하여 6 질량％ 로 희석한 후, 이미드화 촉매로서 무수 아세트산 (3.92 g), 및 피리딘 (3.04 g) 을 첨가하여 40 ℃ 에서 1.5 시간 반응시켰다. 이 반응 용액을 메탄올 (260 ㎖) 중에 투입하여, 얻어진 침전물을 여과 분리했다. 이 침전물을 메탄올로 세정하고, 100 ℃ 에서 감압 건조시켜, 폴리이미드 분말 (N) 을 얻었다. 이 폴리이미드 (N) 의 이미드화율은 69 ％ 이며, 수평균 분자량은 10,900 이며, 중량 평균 분자량은 24,400 이었다.

＜합성예 15＞

M4 (5.13 g, 22.9 mmol), D1 (2.45 g, 16.1 mmol), 및 D5 (2.63 g, 6.9 mmol) 를 NMP (40.8 g) 중에서 혼합하고, 60 ℃ 에서 24 시간 반응시켜, 폴리아미드산 용액을 얻었다.

이 폴리아미드산 용액 (20.0 g) 에 NMP 를 첨가하여 6 질량％ 로 희석한 후, 이미드화 촉매로서 무수 아세트산 (2.30 g), 및 피리딘 (1.78 g) 을 첨가하여 90 ℃ 에서 2 시간 반응시켰다. 이 반응 용액을 메탄올 (250 ㎖) 중에 투입하여, 얻어진 침전물을 여과 분리했다. 이 침전물을 메탄올로 세정하고, 100 ℃ 에서 감압 건조시켜, 폴리이미드 분말 (O) 를 얻었다. 이 폴리이미드 (O) 의 이미드화율은 49 ％ 이며, 수평균 분자량은 15,800 이며, 중량 평균 분자량은 36,500 이었다.

＜합성예 16＞

이 폴리아미드산 용액 (20.0 g) 에 NMP 를 첨가하여 6 질량％ 로 희석한 후, 이미드화 촉매로서 무수 아세트산 (4.59 g), 및 피리딘 (1.78 g) 을 첨가하여 100 ℃ 에서 3 시간 반응시켰다. 이 반응 용액을 메탄올 (260 ㎖) 중에 투입하여, 얻어진 침전물을 여과 분리했다. 이 침전물을 메탄올로 세정하고, 100 ℃ 에서 감압 건조시켜, 폴리이미드 분말 (P) 를 얻었다. 이 폴리이미드 (P) 의 이미드화율은 77 ％ 이며, 수평균 분자량은 14,600 이며, 중량 평균 분자량은 32,200 이었다.

＜합성예 17＞

이 폴리아미드산 용액 (20.0 g) 에 NMP 를 첨가하여 6 질량％ 로 희석한 후, 이미드화 촉매로서 무수 아세트산 (5.26 g), 및 피리딘 (2.04 g) 을 첨가하여 100 ℃ 에서 4 시간 반응시켰다. 이 반응 용액을 메탄올 (250 ㎖) 중에 투입하여, 얻어진 침전물을 여과 분리했다. 이 침전물을 메탄올로 세정하고, 100 ℃ 에서 감압 건조시켜, 폴리이미드 분말 (Q) 를 얻었다. 이 폴리이미드 (Q) 의 이미드화율은 79 ％ 이며, 수평균 분자량은 15,000 이며, 중량 평균 분자량은 45,700 이었다.

＜합성예 18＞

M2 (2.87 g, 11.5 mmol), D3 (1.24 g, 11.5 mmol), D1 (0.70 g, 4.6 mmol), 및 D6 (3.00 g, 6.9 mmol) 을 NMP (23.5 g) 중에서 혼합하고, 80 ℃ 에서 5 시간 반응시킨 후, M1 (2.21 g, 11.3 mmol) 과 NMP (16.7 g) 를 첨가하여 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 (4.66 g), 및 피리딘 (1.81 g) 을 첨가하여 50 ℃ 에서 3 시간 반응시켰다. 이 반응 용액을 메탄올 (256 ㎖) 중에 투입하여, 얻어진 침전물을 여과 분리했다. 이 침전물을 메탄올로 세정하고, 100 ℃ 에서 감압 건조시켜, 폴리이미드 분말 (R) 을 얻었다. 이 폴리이미드 (R) 의 이미드화율은 49 ％ 이며, 수평균 분자량은 20,700 이며, 중량 평균 분자량은 61,100 이었다.

＜합성예 19＞

M2 (2.87 g, 11.5 mmol), D7 (1.24 g, 11.5 mmol), D1 (0.70 g, 4.6 mmol), 및 D6 (3.00 g, 6.9 mmol) 을 NMP (23.5 g) 중에서 혼합하고, 80 ℃ 에서 5 시간 반응시킨 후, M1 (2.24 g, 11.4 mmol) 과 NMP (16.7 g) 를 첨가하여 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 (4.66 g), 및 피리딘 (1.81 g) 을 첨가하여 50 ℃ 에서 3 시간 반응시켰다. 이 반응 용액을 메탄올 (256 ㎖) 중에 투입하여, 얻어진 침전물을 여과 분리했다. 이 침전물을 메탄올로 세정하고, 100 ℃ 에서 감압 건조시켜, 폴리이미드 분말 (S) 를 얻었다. 이 폴리이미드 (S) 의 이미드화율은 51 ％ 이며, 수평균 분자량은 16,200 이며, 중량 평균 분자량은 49,900 이었다.

＜합성예 20＞

M2 (5.63 g, 22.5 mmol), 및 D7 (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) 를 첨가하여 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 첨가하여 90 ℃ 에서 2.5 시간 반응시켰다. 이 반응 용액을 메탄올 (300 ㎖) 중에 투입하여, 얻어진 침전물을 여과 분리했다. 이 침전물을 메탄올로 세정하고, 100 ℃ 에서 감압 건조시켜, 폴리이미드 분말 (T) 를 얻었다. 이 폴리이미드 (T) 의 이미드화율은 51 ％ 이며, 수평균 분자량은 15,300 이며, 중량 평균 분자량은 68,800 이었다. 이 폴리이미드는, 디아민 성분으로서 분자 내에 카르복실기를 갖는 디아민 화합물을 사용하지 않았다.

＜합성예 21＞

M2 (11.2 g, 44.8 mmol), 및 D3 (6.49 g, 60.0 mmol) 을 NMP (53.2 g) 중에서 혼합하고, 80 ℃ 에서 5 시간 반응시킨 후, M1 (2.73 g, 14.0 mmol) 과 NMP (28.7 g) 를 첨가하여 40 ℃ 에서 6 시간 반응시켜 폴리아미드산 용액을 얻었다.

이 폴리아미드산 용액 (30.0 g) 에 NMP 를 첨가하여 6 질량％ 로 희석한 후, 이미드화 촉매로서 무수 아세트산 (4.44 g), 및 피리딘 (3.44 g) 을 첨가하여 90 ℃ 에서 2.5 시간 반응시켰다. 이 반응 용액을 메탄올 (380 ㎖) 중에 투입하여, 얻어진 침전물을 여과 분리했다. 이 침전물을 메탄올로 세정하고, 100 ℃ 에서 감압 건조시켜, 폴리이미드 분말 (U) 를 얻었다. 이 폴리이미드 (U) 의 이미드화율은 50 ％ 이며, 수평균 분자량은 17,600 이며, 중량 평균 분자량은 52,000 이었다. 이 폴리이미드는, 디아민 성분으로서 분자 내에 카르복실기를 갖는 디아민 화합물을 사용하지 않았다.

합성예 1 ∼ 21 에서 얻어진 폴리이미드의 조성, 이미드화율에 대해 정리하여 표 1 에 나타낸다.

＜폴리이미드의 용해성 시험＞

＜실시예 1 ∼ 19, 비교예 1 및 비교예 2＞

실시예 1 ∼ 19 로서, 합성예 1 ∼ 19 에서 얻어진 폴리이미드 분말 (A) ∼ (S) 를 사용하여 DEME (디에틸렌글리콜모노메틸에테르) 및 DEEE (디에틸렌글리콜모노에틸에테르) 의 각 용매에 대한 용해성의 비교를 실시했다.

마찬가지로, 비교예 1 및 2 로서, 합성예 20 및 21 에서 얻어진 폴리이미드 분말 (T) 및 (U) 를 사용하여 DEME 및 DEEE 의 각 용매에 대한 용해성의 비교를 실시했다.

시험 방법은 하기와 같다. 즉, 각 폴리이미드 분말 (A) ∼ (S) (1.0 g) 에, DEME (15.7 g) 를 첨가하고, 25 ℃ 에서 24 시간 교반하여, 탁함이나 석출 등의 유무를 육안으로 확인하여 용해성을 확인했다.

또한, DEEE 를 사용하여, 상기와 동일한 방법으로 시험을 실시하고, 탁함이나 석출 등의 유무를 육안으로 확인하여 용해성을 확인했다.

그 때, 탁함이나 석출이 일어나지 않고, 균일한 용액이 얻어진 것을 용해로, 탁함이나 석출이 일어난 것을 불용으로 했다.

실시예 1 ∼ 19, 비교예 1 및 비교예 2 의 용해성 시험의 결과를, 정리하여 표 2 에 나타낸다.

실시예 1 ∼ 19 에서 얻어진 결과로부터, 실시예의 폴리이미드 분말 (A) ∼ (S) 는, DEME 및 DEEE 에 균일하게 용해되는 것을 확인했다. 한편, 비교예의 폴리이미드 분말 (T) 및 (U) 는, 이들 용매에 불용인 것을 알 수 있었다.

＜폴리이미드와 용매를 함유하는 조성물 및 액정 배향 처리제의 조제＞

＜실시예 20 ∼ 27＞

합성예 1, 합성예 8, 합성예 9, 합성예 10, 합성예 12, 합성예 14, 합성예 15 및 합성예 16 에서 얻어진 폴리이미드 분말 (A), (H), (I), (J), (L), (N), (O) 및 (P) (각 2.0 g) 의 각각에, DEME (28.0 g) 를 첨가하고, 50 ℃ 에서 24 시간 교반하여, 각 폴리이미드를 용해시켰다. 어느 폴리이미드 용액과도, 탁함이나 석출 등의 이상은 보이지 않고, 균일한 용액인 것이 확인되었다.

이어서, 얻어진 각 폴리이미드 용액을 미세 구멍 직경 1 ㎛ 의 멤브레인 필터로 가압 여과하여, 폴리이미드 성분의 함유량이 5 질량％ 인 액정 배향 처리제 (1) ∼ (8) 을 얻었다.

＜실시예 28 ∼ 35＞

합성예 1, 합성예 8, 합성예 9, 합성예 10, 합성예 12, 합성예 14, 합성예 15 및 합성예 16 에서 얻어진 폴리이미드 분말 (A), (H), (I), (J), (L), (N), (O) 및 (P) (각 2.0 g) 의 각각에, DEEE (28.0 g) 를 첨가하고, 50 ℃ 에서 24 시간 교반하여, 각 폴리이미드를 용해시켰다. 어느 폴리이미드 용액과도, 탁함이나 석출 등의 이상은 보이지 않고, 균일한 용액인 것이 확인되었다.

이어서, 얻어진 각 폴리이미드 용액을 미세 구멍 직경 1 ㎛ 의 멤브레인 필터로 가압 여과하여, 폴리이미드 성분의 함유량이 5 질량％ 인 액정 배향 처리제 (9) ∼ (16) 을 얻었다.

＜실시예 36 ∼ 39＞

합성예 1, 합성예 10, 합성예 12 및 합성예 16 에서 얻어진 폴리이미드 분말 (A), (J), (L) 및 (P) (각 2.0 g) 의 각각에, DEME (26.0 g) 를 첨가하고, 50 ℃ 에서 24 시간 교반하여, 각 폴리이미드를 용해시켰다. 또한 얻어진 각 용액의 각각에, NMP (12.0 g) 를 첨가하여 교반하고, 각 폴리이미드 용액을 얻었다. 어느 폴리이미드 용액과도, 탁함이나 석출 등의 이상은 보이지 않고, 균일한 용액인 것이 확인되었다.

이어서, 얻어진 각 폴리이미드 용액을 미세 구멍 직경 1 ㎛ 의 멤브레인 필터로 가압 여과하여, 폴리이미드 성분의 함유량이 5 질량％ 인 액정 배향 처리제 (17) ∼ (20) 을 얻었다.

＜실시예 40 ∼ 43＞

합성예 1, 합성예 10, 합성예 12 및 합성예 16 에서 얻어진 폴리이미드 분말 (A), (J), (L) 및 (P) (각 2.0 g) 의 각각에, DEME (18.0 g) 를 첨가하고, 50 ℃ 에서 24 시간 교반하여, 각 폴리이미드를 용해시켰다. 또한 얻어진 각 용액에 각각에, NMP (12.0 g) 및 BCS (8.0 g) 를 첨가하여 교반하고, 각 폴리이미드 용액을 얻었다. 어느 폴리이미드 용액과도, 탁함이나 석출 등의 이상은 보이지 않고, 균일한 용액인 것이 확인되었다.

이어서, 얻어진 각 폴리이미드 용액을 미세 구멍 직경 1 ㎛ 의 멤브레인 필터로 가압 여과하여, 폴리이미드 성분의 함유량이 5 질량％ 인 액정 배향 처리제 (21) ∼ (24) 를 얻었다.

＜실시예 44 ∼ 47＞

합성예 1, 합성예 10, 합성예 12 및 합성예 16 에서 얻어진 폴리이미드 분말 (A), (J), (L) 및 (P) (각 2.0 g) 의 각각에, DEEE (18.0 g) 를 첨가하고, 50 ℃ 에서 24 시간 교반하여, 각 폴리이미드를 용해시켰다. 또한 얻어진 각 용액 각각에, NMP (12.0 g) 를 첨가하여 교반하고, 각 폴리이미드 용액을 얻었다. 어느 폴리이미드 용액과도, 탁함이나 석출 등의 이상은 보이지 않고, 균일한 용액인 것이 확인되었다.

이어서, 얻어진 각 폴리이미드 용액을 미세 구멍 직경 1 ㎛ 의 멤브레인 필터로 가압 여과하여, 폴리이미드 성분의 함유량이 5 질량％ 인 액정 배향 처리제 (25) ∼ (28) 을 얻었다.

＜비교예 3＞

실시예 1 의 폴리이미드 분말 (A) (2.0 g) 에, NMP (31.3 g) 를 첨가하고, 50 ℃ 에서 24 시간 교반하여, 폴리이미드를 용해시켰다. 이 폴리이미드 용액에, 탁함이나 석출 등의 이상은 보이지 않고, 균일한 용액인 것이 확인되었다.

이어서, 얻어진 각 폴리이미드 용액을 미세 구멍 직경 1 ㎛ 의 멤브레인 필터로 가압 여과하여, 폴리이미드 성분의 함유량이 6 질량％ 인 액정 배향 처리제 (29) 를 얻었다.

실시예 20 ∼ 47 및 비교예 3 에서 얻어진 액정 배향 처리제에 있어서의 용매와 그 용해성에 대해, 표 3 및 표 4 에 나타낸다.

＜액정 배향막의 제작과 액정 표시 소자의 제조＞

실시예 20 ∼ 47 에서 얻어진 액정 배향 처리제 (1) ∼ (28) 을 사용하여 액정 배향막을 제작하고, 그 액정 배향막을 갖는 액정 표시 소자를 제조했다. 액정 표시 소자로서는, 액정 배향막의 특성에 대응하여, 수직 배향의 액정 셀을 제조했다.

액정 셀의 제조 방법으로서는, 액정 배향 처리제 (1) ∼ (28) 을 ITO 전극이 형성된 유리 기판 (두께 0.7 mm, 가로 30 mm, 세로 40 mm) 에 스핀 코트하여, 80 ℃ 의 핫 플레이트 상에서 5 분간 건조시킨 후, 220 ℃ 에서 소성하고, 막두께 100 nm 의 도포막으로서 액정 배향막을 형성하여, 액정 배향막이 형성된 기판을 얻었다. 기판 상에 형성된 액정 배향막은 모두 막두께의 균일성이 우수하고, 액정 배향 처리제 (1) ∼ (28) 은 우수한 도포성을 나타내는 것을 알 수 있었다.

이 액정 배향막이 형성된 기판을 2 매 준비하고, 일방의 액정 배향막면 상에 6 ㎛ 의 스페이서를 살포한 후, 이 위로부터 시일제 (XN-1500T, 미츠이 화학사 제조) 를 인쇄했다. 이어서, 타방의 기판과 액정 배향막면이 마주보도록 하여 첩합한 후, 시일제를 열순환형 크린 오븐 중에서 150 ℃ 에서 90 분간 가열 처리를 함으로써 경화하여 빈 셀을 제조했다. 이 빈 셀에 감압 주입법에 의해, 네마틱 액정 (MLC-6608, 머크사 제조) 을 주입하고, 주입구를 밀봉하여, 수직 배향의 액정 셀을 얻었다.

얻어진 액정 셀에 대해, 액정의 배향 상태를 편광 현미경으로 관찰한 결과, 결함이 없는 균일한 액정의 수직 배향이 형성되어 있는 것이 확인되었다.

액정 표시 소자의 액정의 배향 상태의 결과를, 표 5 에 정리하여 나타낸다.

＜인쇄성 시험＞

실시예 20, 실시예 28, 실시예 36, 실시예 40, 실시예 44, 및 비교예 3 에서 얻어진 액정 배향 처리제를 사용하여 인쇄를 실시했다. 인쇄는, 인쇄기로서 간이 인쇄기 (S15 형, 닛폰 사진 인쇄사 제조) 를 사용하여, 세정한 크롬 증착 기판 상에, 인쇄 면적 8 cm × 8 cm, 인쇄압 0.2 mm, 버리기 기판 5 매, 인쇄로부터 가건조까지의 시간 90 초, 가건조 온도 70 ℃, 가건조 시간 5 분으로 실시했다.

핀홀의 확인은, 나트륨 램프의 아래에서 육안으로 관찰을 실시했다. 구체적으로는, 도포막 전체면을 나트륨 램프의 아래에서 육안으로 관찰을 실시하고, 도포막면 상에 존재하는 핀홀의 수를 세었다.

막두께 불균일의 확인은, 광학 현미경을 사용하여 실시했다. 구체적으로는, 도포막면을 광학 현미경으로 관찰하여, 도포막면에 막두께 불균일이 없는 것을 A, 도포막면의 부분적으로 막두께 불균일이 보여지는 것을 B, 도포막면의 전체에 막두께 불균일이 보여지는 것을 C 의 판정으로 했다.

결과를 표 6 에 정리하여 나타낸다.

이상의 결과로부터, 카르복실기를 갖는 특정 구조의 디아민 화합물을 함유하는 디아민 성분을 사용하여 얻어지는 폴리이미드 전구체 및/또는 폴리이미드 전구체를 이미드화한 폴리이미드와 화합물 (용매) 을 함유하는 조성물로부터 본 발명의 액정 배향 처리제를 얻을 수 있고, 그 액정 배향 처리제는 도포성이 우수한 것을 알 수 있었다. 또한, 본 발명의 액정 배향 처리제를 사용하여 얻을 수 있는 액정 배향막은, 결함이 적고, 신뢰성이 높은 액정 표시 소자를 제공할 수 있는 것을 알 수 있었다.

산업상 이용가능성

본 발명의 조성물은, 전자 디바이스 등에 있어서의 층간 절연막이나 보호막 등의 막의 형성에 널리 사용할 수 있고, 특히, 액정 배향 처리제로서는, 도포성이 우수하고, 크레이터링이나 핀홀 등의 결함이 억제된, 신뢰성이 높은 액정 배향막의 형성에 사용된다.

또한, 2011 년 7 월 12 일에 출원된 일본 특허 출원 2011-153523호의 명세서, 특허청구의 범위 및 요약서의 전체 내용을 여기에 인용하고, 본 발명의 명세서의 개시로서 받아들이는 것이다.

Claims

카르복실기를 갖는 디아민 화합물을 함유하는 디아민 성분과 테트라카르복실산 성분을 반응시켜 얻어지는 폴리이미드 전구체 및/또는 그 폴리이미드 전구체를 이미드화한 폴리이미드와, 하기 식 [1] 로 나타내는 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 조성물.
[화학식 1]

(식［1］중, R₁ 은, 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기이다.)
제 1 항에 있어서,
상기 식 [1] 로 나타내는 화합물이, 하기 식［2］또는 하기 식［3］으로 나타내는 화합물인 조성물.
[화학식 2]

[화학식 3]
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 카르복실기를 갖는 디아민 화합물은, -(CH₂)_a-COOH 기 (a 는 0 ∼ 4 의 정수이다) 를 갖는 조성물.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 카르복실기를 갖는 디아민 화합물은, 하기 식［4］로 나타내는 구조의 디아민 화합물인 조성물.
[화학식 4]

(식［4］중, a 는 0 ∼ 4 의 정수이고, n 은 1 ∼ 4 의 정수를 나타낸다.)
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 디아민 화합물의 함유량은, 상기 디아민 성분 중의 20 ∼ 100 몰％ 인 조성물.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 디아민 성분은, 하기 식［5］로 나타내는 구조의 제 2 의 디아민 화합물을 함유하는 조성물.
[화학식 5]

(식［5］중, X 는 -(CH₂)_b-OH 기 (b 는 0 ∼ 4 의 정수이다), 탄소수 1 ∼ 22 의 탄화수소기, 탄소수 1 ∼ 6 의 탄화수소기로 치환된 디치환 아미노기 또는 하기 식［6］으로 나타내는 기이며, n 은 1 ∼ 4 의 정수를 나타낸다.)
[화학식 6]

(식［6］중, Y¹ 은 단결합, -(CH₂)_a- (a 는 1 ∼ 15 의 정수이다), -O-, -CH₂O-, -COO- 또는 OCO- 이다. Y² 는 단결합 또는 (CH₂)_b- (b 는 1 ∼ 15 의 정수이다) 이다. Y³ 은 단결합, -(CH₂)_c- (c 는 1 ∼ 15 의 정수이다), -O-, -CH₂O-, -COO- 또는 OCO- 이다. Y⁴ 는 벤젠 고리, 시클로헥실 고리, 및 복소 고리에서 선택되는 2 가의 고리형기 (이들의 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 2 가의 유기기이다. Y⁵ 는 벤젠 고리, 시클로헥실 고리 및 복소 고리에서 선택되는 2 가의 고리형기 (이들의 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) 이다. Y⁶ 은 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 18 의 알킬기, 탄소수 1 ∼ 18 의 불소 함유 알킬기, 탄소수 1 ∼ 18 의 알콕실기 또는 탄소수 1 ∼ 18 의 불소 함유 알콕실기이다. n 은 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다.)
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 테트라카르복실산 2 무수물이, 하기 식［7］로 나타내는 화합물인 조성물.
[화학식 7]

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

(식［7a］중, Z₂ ∼ Z₅ 는 수소 원자, 메틸기, 염소 원자 또는 벤젠 고리이며, 각각, 동일하거나 상이하여도 되고, 식［7g］중, Z₆ 및 Z₇ 은 수소 원자 또는 메틸기이며, 각각, 동일하거나 상이하여도 된다.)
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 조성물을 함유하는 액정 배향 처리제.
제 9 항에 기재된 액정 배향 처리제로부터 얻어지는 액정 배향막.
제 9 항에 기재된 액정 배향 처리제를 사용하여, 잉크젯법으로 얻어지는 액정 배향막.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
전극을 구비한 1 쌍의 기판 사이에 액정층을 가지고 이루어지며, 상기 1 쌍의 기판 사이에 활성 에너지선 및 열 중 적어도 일방에 의해 중합되는 중합성 화합물을 함유하는 액정 조성물을 배치하고, 상기 전극간에 전압을 인가하면서 상기 중합성 화합물을 중합시키는 공정을 거쳐 제조되는 액정 표시 소자에 사용되는 것을 특징으로 하는 액정 배향막.
제 10 항 또는 제 11 항에 기재된 액정 배향막을 갖는 액정 표시 소자.
제 13 항에 있어서,
전극과 상기 액정 배향막을 구비한 1 쌍의 기판 사이에 액정층을 가지고 이루어지며, 상기 1 쌍의 기판 사이에 활성 에너지선 및 열 중 적어도 일방에 의해 중합되는 중합성 화합물을 함유하는 액정 조성물을 배치하고, 상기 전극간에 전압을 인가하면서 상기 중합성 화합물을 중합시키는 공정을 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.