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WO2010110221A1 - 熱硬化膜形成用ポリエステル組成物 - Google Patents

熱硬化膜形成用ポリエステル組成物 Download PDF

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WO2010110221A1
WO2010110221A1 PCT/JP2010/054862 JP2010054862W WO2010110221A1 WO 2010110221 A1 WO2010110221 A1 WO 2010110221A1 JP 2010054862 W JP2010054862 W JP 2010054862W WO 2010110221 A1 WO2010110221 A1 WO 2010110221A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
group
component
formula
polyester composition
thermosetting film
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/054862
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
真 畑中
勲 安達
Original Assignee
日産化学工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日産化学工業株式会社 filed Critical 日産化学工業株式会社
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Priority to JP2011506030A priority patent/JP5574122B2/ja
Priority to CN2010800132693A priority patent/CN102361932B/zh
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    • G02F2202/025Materials and properties organic material polymeric curable thermocurable

Definitions

  • the present invention relates to a polyester composition for forming a thermosetting film and a cured film obtained therefrom. More specifically, the present invention relates to a polyester composition for thermosetting film formation having high transparency and flatness, liquid crystal alignment ability, high solvent resistance and heat resistance, a cured film thereof, and application of the cured film. .
  • This polyester composition for forming a thermosetting film is particularly suitable for a color filter overcoat agent having a liquid crystal alignment function in a liquid crystal display.
  • a protective film is provided to prevent the element surface from being exposed to a solvent or heat during the manufacturing process.
  • This protective film requires not only high adhesion to the substrate to be protected and high solvent resistance, but also performance such as transparency and heat resistance.
  • a protective film When such a protective film is used as a protective film for a color filter used in a color liquid crystal display device or a solid-state imaging device, generally the performance of flattening the color filter or black matrix resin of the underlying substrate, that is, flattening It is required to have performance as a film.
  • flattening it is required to have performance as a film.
  • the planarizing film as the protective film needs to have high transparency.
  • acrylic resin is used for the overcoat of this color filter.
  • glycol solvents such as propylene glycol monomethyl ether and propylene glycol monomethyl ether acetate and ester solvents such as ethyl lactate and butyl lactate are widely used from the viewpoint of safety and handling properties.
  • ester solvents such as ethyl lactate and butyl lactate are widely used from the viewpoint of safety and handling properties.
  • Such an acrylic resin imparts heat resistance and solvent resistance by thermosetting or photocuring (Patent Documents 1 and 2).
  • thermosetting and photo-curing acrylic resins show appropriate transparency and flattening properties, even if such a flattening film is rubbed, sufficient orientation cannot be shown.
  • a material made of solvent-soluble polyimide or polyamic acid is usually used for the liquid crystal alignment layer. It has been reported that these materials impart solvent resistance by being completely imidized at the time of post-baking and show sufficient orientation by rubbing treatment (Patent Document 3).
  • Patent Document 3 when viewed as a flattening film of a color filter, there are problems such as a significant decrease in flatness and transparency.
  • Polyimides and polyamic acids are soluble in solvents such as N-methylpyrrolidone and ⁇ -butyrolactone, but their solubility in glycol-based solvents and ester-based solvents is low, making it difficult to apply to flattened film production lines. .
  • the present invention has been made on the basis of the above circumstances, and the problems to be solved show high solvent resistance, liquid crystal orientation, heat resistance, high transparency and high flatness after forming a cured film.
  • thermosetting film containing polyester as the component (A), a crosslinking agent as the component (B), and at least one diester compound represented by the following formula (1) as the component (C)
  • the present invention relates to a forming polyester composition.
  • the component (C) reacts 1 mol of a diol compound represented by the following formula (iii) with 1.7 to 2 mol of a dicarboxylic acid anhydride represented by the following formula (iv). It is related with the polyester composition for thermosetting film formation as described in a 1st viewpoint which is a diester compound.
  • P represents an alicyclic group, a group composed of an alicyclic group and an aliphatic group or a structure represented by the formula (2)
  • Q represents an alicyclic group or an alicyclic group and an aliphatic group.
  • R represents an alkylene group.
  • P and Q each represent an arbitrary hydrogen atom contained in each group may be substituted with an aliphatic group.
  • P is related with the polyester composition for thermosetting film formation as described in a 2nd viewpoint in which P represents group represented by a following formula (1P1).
  • P 1 represents a cyclic saturated hydrocarbon group, and any hydrogen atom in P 1 group may be independently substituted with an aliphatic group.
  • R 11 represents a single bond, a carbonyl group, or an ether group.
  • a sulfonic acid group, a saturated hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms or a saturated hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms substituted with a fluorine atom, and R 12 and R 13 are each independently a single bond or Represents an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, and h represents 0 or 1.
  • Q is related with the polyester composition for thermosetting film formation as described in a 2nd viewpoint or a 3rd viewpoint which represents group represented by a following formula (1Q1).
  • the present invention relates to the thermosetting film-forming polyester composition according to claim 1, wherein the component (C) contains at least one polyvalent ester compound represented by the following formula (1-a).
  • the (A) component is a polyester obtained by reacting a tetracarboxylic dianhydride represented by the following formula (i) with a diol compound represented by the formula (ii). It is related with the polyester composition for thermosetting film formation as described in any one of thru
  • A represents a tetravalent organic group in which four bonds are bonded to an alicyclic group or an aliphatic group
  • B is a divalent group in which two bonds are bonded to an alicyclic group or an aliphatic group.
  • A represents at least one group selected from the groups represented by the following formulas (A-1) to (A-8), and B represents the following formula (B- 1) to the polyester composition for forming a thermosetting film according to the sixth aspect or the seventh aspect, which represents at least one group selected from the groups represented by formula (B-5).
  • the weight average molecular weight of polyester which is (A) component is 1,000 thru
  • the present invention relates to a polyester composition.
  • a 10th viewpoint it is related with the polyester composition for thermosetting film formation as described in any one of the 1st viewpoint thru
  • the present invention further relates to the thermosetting film forming polyester composition according to any one of the first aspect to the eleventh aspect, which contains a bismaleimide compound as the component (F).
  • a bismaleimide compound as the component (F).
  • the polyester composition for thermosetting film formation as described in any one of them.
  • a 14th viewpoint based on 100 mass parts of (A) component, it is related with the polyester composition for thermosetting film formation as described in a 10th viewpoint containing 0.01 thru
  • the polyester composition for thermosetting film formation as described in an 11th viewpoint containing 0.5 thru
  • the polyester composition for thermosetting film formation as described in a 12th viewpoint containing 0.5 thru
  • the cured film obtained using the polyester composition for thermosetting film formation as described in any one of a 1st viewpoint thru
  • the polyester composition for forming a thermosetting film of the present invention can form a cured film having liquid crystal alignment ability in addition to high flatness, high transparency, high solvent resistance, and high heat resistance. It can be used as a material for forming a chemical film. In particular, it is possible to form the liquid crystal alignment film and the overcoat layer of the color filter, which have been conventionally formed independently, as a “liquid crystal alignment layer” having both characteristics at the same time, simplifying the manufacturing process and the number of processes. Cost reduction by reduction can be realized. Furthermore, since the polyester composition for forming a thermosetting film of the present invention is soluble in a glycol-based solvent, it can be suitably used in a production line for a flattened film that mainly uses these solvents.
  • FIG. 1 is a model diagram showing a cured film formed when a thermosetting polyester composition is applied to a stepped substrate. It is a model figure which compares and shows the liquid crystal cell (a) which formed the liquid crystal aligning film by the prior art, and the liquid crystal cell (b) which formed the planarization film
  • the conventionally proposed acrylic resin-based and polyimide-based cured films sufficiently satisfy all performances such as flatness, transparency, and orientation required for liquid crystal alignment films and flattening films. There was nothing I could do.
  • the use of polyester as an alignment material for liquid crystal display elements has been proposed (see Japanese Patent Application Laid-Open Nos. H5-158055 and 2002-229039).
  • the solvent resistance of the formed cured film was also inferior.
  • the present invention is characterized in that performances such as the above-described flatness, transparency and orientation are improved by using a thermosetting polyester. That is, the present invention provides a polyester as the component (A), a crosslinking agent as the component (B), and a diester compound represented by the following formula (1) as the component (C).
  • P represents an alicyclic group, a group containing a group composed of an alicyclic group and an aliphatic group, or a structure represented by the formula (2)
  • Q represents an alicyclic group or an alicyclic group.
  • R in formula (2) represents an alkylene group.
  • a silane coupling agent as component (E) a silane coupling agent as component (E)
  • F bismaleimide compound
  • the polyester of component (A) is preferably a polyester containing a structural unit represented by the following formula (3), more preferably a polyester comprising a structural unit represented by formula (3).
  • A represents a tetravalent organic group in which four bonds are bonded to an alicyclic group or an aliphatic group
  • B is a divalent organic group in which two bonds are bonded to an alicyclic or aliphatic group.
  • A is preferably a group represented by the following formula (3A1), formula (3A2) or formula (3A3).
  • a 1 in the formula represents a cyclic saturated hydrocarbon group, preferably a cyclic saturated hydrocarbon group having 4 to 8 carbon atoms, and more preferably a cyclic saturated hydrocarbon group having 4 to 6 carbon atoms.
  • any hydrogen atom contained in the A 1 group may be independently substituted with an aliphatic group, and two of them are bonded to each other to form a 4- to 6-membered ring. May be.
  • the aliphatic group as the substituent is preferably an aliphatic group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably an aliphatic group having 1 to 3 carbon atoms.
  • R 1 represents a single bond, a carbonyl group, an ether group, a sulfonic acid group, a saturated hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, or a saturated hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms substituted with a fluorine atom.
  • it represents a single bond, a carbonyl group, an ether group, a sulfonic acid group, a saturated hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms, or a saturated hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms substituted with a fluorine atom.
  • R 2 represents a saturated hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, preferably a saturated hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a saturated hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms. .
  • A which is a tetravalent organic group in the formula (3) are shown in the following formulas (A-1) to (A-8).
  • A is particularly preferably a group selected from the formula (A-1) or (A-2).
  • B represents a divalent organic group in which two bonds are bonded to an alicyclic group or an aliphatic group, preferably a group represented by the following formula (3B1) or formula (3B2) It is.
  • B 1 in the formula represents a cyclic saturated hydrocarbon group, preferably a cyclic saturated hydrocarbon group having 4 to 8 carbon atoms, more preferably a cyclic saturated hydrocarbon group having 4 to 6 carbon atoms.
  • Any hydrogen atom contained in the B 1 group may be independently substituted with an aliphatic group.
  • the aliphatic group as the substituent is preferably an aliphatic group having 1 to 5 carbon atoms, and more preferably an aliphatic group having 1 to 3 carbon atoms.
  • B 2 represents a phenylene group.
  • R 3 represents a single bond, a carbonyl group, an ether group, a sulfonic acid group, a saturated hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, or a saturated hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms substituted with a fluorine atom.
  • it represents a single bond, a carbonyl group, an ether group, a sulfonic acid group, a saturated hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms, or a saturated hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms substituted with a fluorine atom.
  • R 4 and R 5 each independently represents a single bond or an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, preferably a single bond or an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms.
  • R 6 and R 7 each independently represents an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, preferably an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms.
  • K represents 0 or 1.
  • B which is a divalent organic group in the formula (3) are shown in the following formulas (B-1) to (B-5).
  • B is particularly preferably a group selected from (B-1) to (B-4).
  • the polyester of component (A) contains at least one structure selected from the group consisting of groups represented by formulas (3A1) to (3A3), wherein A is a structural unit represented by formula (3).
  • a structure other than the groups represented by formulas (3A1) to (3A3) may be included.
  • the structure is not particularly limited as long as the structure of the polyester is formed, but it is preferably at least one structure selected from the group consisting of groups represented by the following formulas (3A4) to (3A5). .
  • R 8 , R 9 and R 10 are each independently a single bond, a carbonyl group, an ether group, a sulfonic acid group, a saturated hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms or a carbon atom substituted with a fluorine atom.
  • R 8 is a single bond, a carbonyl group, an ether group, a sulfonic acid group, a saturated hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms, or a saturated hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms substituted with a fluorine atom.
  • R 9 is preferably an ether group, a saturated hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms or a saturated hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms substituted with a fluorine atom
  • R 10 is a carbonyl group An ether group, a sulfonic acid group, a saturated hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms, or a saturated hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms substituted with a fluorine atom.
  • H represents 0 or 1.
  • At least A is selected from the group consisting of the groups represented by the above formulas (3A1) to (3A3). It is preferable that at least 60 mol% of one kind of structural unit is contained.
  • the weight average molecular weight of the component (A) polyester is preferably 1,000 to 30,000, more preferably 1,500 to 10,000.
  • the orientation and solvent resistance tend to decrease, and when it exceeds the above range, the flatness may decrease.
  • the polyester as component (A) can be obtained, for example, by polymerizing tetracarboxylic dianhydride and a diol compound. More preferably, a tetracarboxylic dianhydride containing a tetracarboxylic dianhydride represented by the following formula (i) (hereinafter also referred to as an acid component) and a diol compound represented by the following formula (ii) are included. It is obtained by reacting with a diol compound (hereinafter also referred to as a diol component).
  • a diol compound hereinafter also referred to as a diol component
  • the mixing ratio of the total amount of tetracarboxylic dianhydride (total amount of acid component) and the total amount of diol compound (total amount of diol component), that is, ⁇ total number of moles of diol compound > / ⁇ Total number of moles of tetracarboxylic dianhydride compound> is preferably 0.5 to 1.5. Similar to a normal polycondensation reaction, the closer the molar ratio is to 1, the higher the degree of polymerization of the polyester produced and the higher the molecular weight.
  • the terminal of the polyester (A) is an acid anhydride terminal.
  • the terminal of the polyester varies depending on the blending ratio of the acid component and the diol component. For example, when the acid component is reacted excessively, the terminal tends to be an acid anhydride. Moreover, when it superposes
  • carboxylic anhydrides examples include phthalic anhydride, trimellitic anhydride, maleic anhydride, naphthalic anhydride, hydrogenated phthalic anhydride, itaconic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, 1, 2-cyclohexanedicarboxylic acid anhydride, 4-methyl-1,2-cyclohexanedicarboxylic acid anhydride, 4-phenyl-1,2-cyclohexanedicarboxylic acid anhydride, methyl-5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid anhydride Tetrahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, bicyclo [2.2.2. And octene-2,3-dicarboxylic acid anhydride.
  • the reaction temperature between the acid component and the diol component can be selected from 50 to 200 ° C., preferably 80 to 170 ° C.
  • the polyester can be obtained at a reaction temperature of 100 ° C. to 140 ° C. and a reaction time of 2 to 48 hours.
  • the reaction temperature for protecting the terminal hydroxyl group with an acid anhydride can be selected from 50 to 200 ° C., preferably 80 to 170 ° C.
  • the reaction between the acid component and the diol component is usually performed in a solvent.
  • the solvent that can be used in this case is not particularly limited as long as it does not contain a functional group that reacts with an acid anhydride, such as a hydroxyl group or an amino group.
  • solvents may be used alone or as a mixture, but propylene glycol monomethyl ether acetate is more preferable from the viewpoint of safety and applicability to a color filter overcoat agent line. Furthermore, even if it is a solvent which does not melt
  • a catalyst can also be used in the reaction of the acid component (formula (i)) and the diol component (formula (ii)).
  • Specific examples of the catalyst used during the polymerization of polyester include benzyltrimethylammonium chloride, benzyltrimethylammonium bromide, benzyltriethylammonium chloride, benzyltriethylammonium bromide, benzyltripropylammonium chloride, benzyltripropylammonium bromide, tetramethylammonium chloride, tetraethyl.
  • Quaternary ammonium salts such as ammonium bromide, tetrapropylammonium chloride, tetrapropylammonium bromide, tetraphenylphosphonium chloride, tetraphenylphosphonium bromide, benzyltriphenylphosphonium chloride, benzyltriphenylphosphonium bromide, ethyltriphenylphosphonium chloride, ethyltriphenyl Quaternary phosphonium salts such as Le bromide and the like.
  • the solution containing the polyester of the component (A) thus obtained can be used as it is for the preparation of the thermosetting film forming polyester composition.
  • the obtained polyester can also be used after being recovered by precipitation and isolation in a poor solvent such as water, methanol, ethanol, diethyl ether, and hexane.
  • (B) component of this invention is a crosslinking agent.
  • the crosslinking agent include compounds such as an epoxy compound and a methylol compound, and an epoxy compound having two or more epoxy groups is preferable. Examples of such compounds are tris (2,3-epoxypropyl) isocyanurate, 1,4-butanediol diglycidyl ether, 1,2-epoxy-4- (epoxyethyl) cyclohexane, glycerol triglycidyl ether, diethylene glycol diester.
  • Glycidyl ether 2,6-diglycidylphenyl glycidyl ether, 1,1,3-tris [p- (2,3-epoxypropoxy) phenyl] propane, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid diglycidyl ester, 4,4 ′ -Methylenebis (N, N-diglycidylaniline), 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate, trimethylolethane triglycidyl ether and bisphenol-A-diglycidyl ether, and And pentaerythritol polyglycidyl ether.
  • epoxy resins having amino groups such as YH-434, YH434L (manufactured by Tohto Kasei Co., Ltd.); Epolide GT-401, Epoxy resins having a cyclohexene oxide structure such as GT-403, GT-301, GT-302, Celoxide 2021, Celoxide 3000, Celoxide P-2021 (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.); Epicoat 1001, 1002, and 1003, 1004, 1007, 1009, 1010, 1010, 828 (above, Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.
  • a polymer having an epoxy group can be used as the compound having at least two epoxy groups.
  • any polymer having an epoxy group can be used without particular limitation.
  • the polymer having an epoxy group can be produced, for example, by addition polymerization using an addition polymerizable monomer having an epoxy group. Examples include addition polymerization polymers such as polyglycidyl acrylate, copolymers of glycidyl methacrylate and ethyl methacrylate, copolymers of glycidyl methacrylate and styrene and 2-hydroxyethyl methacrylate, and condensation polymerization polymers such as epoxy novolac. .
  • the polymer which has the said epoxy group can also be manufactured by reaction of the high molecular compound which has a hydroxyl group, and compounds which have epoxy groups, such as epichlorohydrin and glycidyl tosylate.
  • the weight average molecular weight of such a polymer is, for example, 300 to 200,000.
  • epoxy compounds having two or more epoxy groups can be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the crosslinking agent as the component (B) in the polyester composition for forming a thermosetting film of the present invention is preferably 3 to 50 parts by mass, more preferably based on 100 parts by mass of the polyester as the component (A). 5 to 40 parts by mass, particularly preferably 10 to 30 parts by mass.
  • this ratio is too small, the solvent resistance and heat resistance of the cured film obtained from the polyester composition for thermosetting film formation are reduced. On the other hand, when the ratio is excessive, the solvent resistance is reduced and storage stability is decreased. May decrease.
  • a component is a diester compound represented by following formula (1).
  • a diester compound of (C) component not only one type but the compound represented by Formula (1) can be used.
  • P represents an alicyclic group, a group composed of an alicyclic group and an aliphatic group or a structure represented by the formula (2)
  • Q represents an alicyclic group or an alicyclic group or an aliphatic group and an aliphatic group.
  • P and Q may each be any hydrogen atom in the group substituted with an aliphatic group.
  • R represents an alkylene group, preferably R represents an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, more preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, and still more preferably a carbon atom. Represents an alkylene group of formulas 1 to 3;
  • P 1 represents a cyclic saturated hydrocarbon group, preferably a cyclic saturated hydrocarbon group having 4 to 8 carbon atoms, and more preferably a cyclic saturated hydrocarbon group having 4 to 6 carbon atoms. Any hydrogen atom in the group P 1 may be independently substituted with an aliphatic group.
  • the aliphatic group as the substituent is preferably an aliphatic group having 1 to 5 carbon atoms, and more preferably an aliphatic group having 1 to 3 carbon atoms.
  • R 11 represents a single bond, a carbonyl group, an ether group, a sulfonic acid group, a saturated hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, or a saturated hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms substituted with a fluorine atom.
  • R 12 and R 13 each independently represents a single bond or an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, preferably a single bond or an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms.
  • H represents 0 or 1.
  • Preferred examples of P in the above formula (1) are shown in the following formulas (P-1) to (P-5).
  • Q represents an alicyclic group or a group composed of an alicyclic group and an aliphatic group, preferably a group represented by the following formula (1Q1).
  • Q 1 represents a cycloalkylene group or cycloalkenylene group having 4 to 8 carbon atoms, preferably a cycloalkylene group or cycloalkenylene group having 4 to 6 carbon atoms. Any hydrogen atom in the group Q 1 may be substituted with an aliphatic group.
  • the aliphatic group as the substituent is preferably an aliphatic group having 1 to 5 carbon atoms, and more preferably an aliphatic group having 1 to 3 carbon atoms.
  • X represents a single bond or an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms.
  • preferable Q 1 examples include a cyclobutane group, a methylcyclobutane group, a dimethylcyclobutane group, a cyclopentyl group, a cyclohexylene group, a methylcyclohexylene group, a tetrahydrophthaloyl group, and a methyltetrahydrophthaloyl group.
  • the diester compound which is the component (C) of the present invention contains 1 mol of a diol represented by the following formula (iii) and 1.7 to 2 mol of a dicarboxylic acid anhydride represented by the formula (iv), preferably 1.8. It is obtained by reacting with 2 mol.
  • P represents an alicyclic group, a group composed of an alicyclic group and an aliphatic group, or a structure represented by formula (2)
  • Q represents an alicyclic group or A group consisting of an alicyclic group and an aliphatic group is represented
  • R represents an alkylene group.
  • P, Q, and R are the same meaning as the definition of Formula (1) and Formula (2) mentioned above, and a preferable form is also the same as what was mentioned above.
  • each of the diol compound represented by the above formula (iii) and the dicarboxylic acid anhydride represented by the formula (iv) may be used alone or in combination.
  • diol compound represented by the formula (iii) include, for example, hydrogenated bisphenol A, 4,4′-bicyclohexanol, 1,4-cyclohexanediol, 1,3-cyclohexanediol, 1,4- Examples include cyclohexanedimethanol, 1,3-cyclohexanedimethanol, p-xylene glycol, and m-xylene glycol.
  • the component (C) may be a polyvalent ester compound represented by the following formula (1-a).
  • the polyvalent ester compound not only one kind of the compound represented by the formula (1-a) but also plural kinds thereof can be used.
  • Pa represents an alicyclic group or aliphatic alkyl group which may be interrupted by an oxygen atom or a nitrogen atom, or a structure represented by the formula (2-a), and Qa represents an alicyclic group.
  • T represents an integer of 1 to 5, and Pa and Qa may each have an arbitrary hydrogen atom in the group substituted with an aliphatic group.
  • Ra represents an alkylene group, preferably Ra represents an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, more preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, and more preferably Represents an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms.
  • the polyvalent ester compound is obtained by reacting a diol represented by the following formula (iii-a) with a dicarboxylic acid anhydride represented by the formula (iv-a).
  • Pa is an alicyclic group or aliphatic alkyl group which may be interrupted by an oxygen atom or a nitrogen atom, or represented by the formula (2-a).
  • T represents an integer of 1 to 5
  • Qa represents an alicyclic group
  • Ra represents an alkylene group. Note that Pa, Qa, and Ra have the same definitions as those in the above formulas (1-a) and (2-a), and preferred forms are also the same as those described above.
  • each of the polyhydric alcohol compound represented by the above formula (iii-a) and the dicarboxylic acid anhydride represented by the formula (iv-a) may be used alone or in combination. May be.
  • polyhydric alcohol compound represented by the above formula (iii-a) examples include compounds such as 1,3,5-cyclohexanetriol and pentaerythritol. Specific examples of the polyhydric alcohol compound represented by the above formula (iii-a) are shown below.
  • dicarboxylic acid anhydride represented by the above formula (iv) include, for example, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid anhydride, 4-methyl-1,2-cyclohexanedicarboxylic acid anhydride, tetrahydrophthalic acid anhydride. , Methyltetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride and the like.
  • the reaction temperature between the diol compound (or polyhydric alcohol compound) and the dicarboxylic acid anhydride is 50 to 200 ° C., preferably 80 to 170 ° C. Any temperature can be selected.
  • the diester compound (or polyvalent ester compound) can be obtained at a reaction temperature of 100 ° C. to 140 ° C. and a reaction time of 2 to 48 hours.
  • the reaction of the diol compound (or polyhydric alcohol compound) and the dicarboxylic acid anhydride is usually performed in a solvent.
  • the solvent that can be used in this case is not particularly limited as long as it does not contain a functional group that reacts with an acid anhydride, such as a hydroxyl group or an amino group.
  • solvents may be used alone or as a mixture, but propylene glycol monomethyl ether acetate is more preferable from the viewpoint of safety and applicability to a color filter overcoat agent line. Furthermore, even if it is a solvent which does not melt
  • the catalyst used in this case include benzyltrimethylammonium chloride, benzyltrimethylammonium bromide, benzyltriethylammonium chloride, benzyltriethylammonium bromide, benzyltripropylammonium chloride, benzyltripropylammonium bromide, tetramethylammonium chloride, tetraethylammonium bromide.
  • Quaternary ammonium salts such as tetrapropylammonium chloride, tetrapropylammonium bromide, tetraphenylphosphonium chloride, tetraphenylphosphonium bromide, benzyltriphenylphosphonium chloride, benzyltriphenylphosphonium bromide, ethyltriphenylphosphonium chloride, ethyltriphenylphosphonium
  • a quaternary phosphonium salts such as Romido can be mentioned.
  • the content of the component (C) is preferably 1 to 100 parts by mass, more preferably 5 to 60, based on 100 parts by mass of the polyester of the component (A). Part by mass.
  • this ratio is too small, the orientation of the cured film obtained from the polyester composition for forming a thermosetting film is lowered or the flatness is lowered. On the other hand, when it is too large, the transmittance is lowered. Sometimes.
  • ⁇ (D) component> In this invention, you may contain antioxidant as (D) component.
  • This component (D) is effective in preventing discoloration of the film due to high-temperature firing assumed in the process after the thermosetting film is formed according to the present invention.
  • the antioxidant of the component (D) is particularly preferably a phenol compound.
  • a phenol compound examples thereof include 2,6-di-t-butyl-4-cresol, 2,6-di-t-butyl-phenol, 2,4. , 6-Tris (3 ′, 5′-di-t-butyl-4′-hydroxybenzyl) mesitylene, pentaerythritol tetrakis [3- (3 ′, 5′-di-t-butyl-4′-hydroxyphenyl) Propionate], acetone bis (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) mercaptol, 4,4′-methylenebis (2,6-di-t-butylphenol), 3- (3,5-di-) t-butyl-4-hydroxyphenyl) methyl propionate, 4,4′-thiodi (2,6-di-t-butylphenol), tris (3,5-di-t-butyl-4-
  • phenol compounds which are antioxidants are not particularly limited to those described above. These can be used alone or in combination of two or more components.
  • antioxidants 2,6-di-t-butyl-4-cresol, 2,4,6-tris (3 ′, 5′-di-t-butyl-4′-hydroxybenzyl) mesitylene, 4 , 4′-methylenebis (2,6-di-t-butylphenol) is particularly preferable because it does not lower the orientation and has high heat resistance.
  • the usage-amount of the phenolic compound which is antioxidant of (D) component is 0.01-5 mass parts with respect to 100 mass parts of polyester of (A) component, More preferably, it is 0.00. 1 to 3 parts by mass.
  • this ratio is too small, the effect as an antioxidant may not be sufficiently obtained, and when it is too large, the orientation may be deteriorated or the coating film may be roughened.
  • a silane coupling agent may be contained as the component (E).
  • the silane coupling agent as the component (E) is effective in improving the adhesion with a retardation material composed of a polymerizable liquid crystal.
  • silane coupling agents include chlorosilanes such as trimethylchlorosilane, dimethylvinylchlorosilane, methyldiphenylchlorosilane, and chloromethyldimethylchlorosilane; trimethylmethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, methyldimethoxysilane, and dimethylvinylethoxysilane.
  • Alkoxysilanes such as diphenyldimethoxysilane, phenyltriethoxysilane; silazanes such as hexamethyldisilazane, N, N′-bis (trimethylsilyl) urea, dimethyltrimethylsilylamine, trimethylsilylimidazole, vinyltrichlorosilane, ⁇ -aminopropyl Triethoxysilane, ⁇ -methacryloxypropyltrimethoxysilane, ⁇ -methacryloxypropyltriethoxysilane, ⁇ -glycyl Silanes such as doxypropyltriethoxysilane and ⁇ - (N-piperidinyl) propyltriethoxysilane; benzotriazole, benzimidazole, indazole, imidazole, 2-mercaptobenzimidazole, 2-mercaptobenzothiazole, 2-mercaptobenzoxazole And hetero
  • silane coupling agents one kind or a combination of two or more kinds can be used.
  • silane coupling agents ⁇ -methacryloxypropyltriethoxysilane is particularly preferred from the viewpoints of adhesion with a retardation material composed of a polymerizable liquid crystal and storage stability.
  • silane coupling agent for example, commercially available compounds such as those manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., MOMENTIVE, and Toray Dow Corning Co., Ltd. can be used, and these commercially available products can be easily obtained. It is.
  • the addition amount of these silane coupling agents is usually 0.5 to 30 parts by mass, more preferably 0.8 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A). If it is used in an amount of 20 parts by mass or more, the solvent resistance of the coating film may be lowered, and if it is less than 0.5 parts by mass, the sufficient effect of the silane coupling agent may not be obtained.
  • a bismaleimide compound may be contained as the component (F).
  • the (B) component bismaleimide compound is effective in further improving the flatness, and examples thereof include a compound represented by the following formula (4). These bismaleimide compounds are not particularly limited to those described above. These can be used alone or in combination of two or more components.
  • Y is an organic group selected from the group consisting of an aliphatic group, an aliphatic group containing a cyclic structure and an aromatic group, or an organic group consisting of a combination of a plurality of organic groups selected from these groups.
  • Y may contain a bond such as an ester bond, an ether bond, an amide bond, or a urethane bond.
  • Examples of the bismaleimide compound represented by the above formula (4) include N, N′-3,3-diphenylmethane bismaleimide, N, N ′-(3,3-diethyl-5,5-dimethyl) -4. , 4-Diphenyl-methane bismaleimide, N, N′-4,4-diphenylmethane bismaleimide, 3,3-diphenylsulfone bismaleimide, 4,4-diphenylsulfone bismaleimide, N, N′-p-benzophenone bismaleimide N, N′-diphenylethane bismaleimide, N, N′-diphenyl ether bismaleimide, N, N ′-(methylenedi-ditetrahydrophenyl) bismaleimide, N, N ′-(3-ethyl) -4,4- Diphenylmethane bismaleimide, N, N '-(3,3-dimethyl) -4,4-dipheny
  • aromatic bismaleimides those having a molecular weight of 1,000 or less are preferable in order to obtain higher flatness.
  • the use ratio of the (F) component bismaleimide compound is preferably 0.5 to 50 parts by mass, more preferably 1 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A) polyester. Yes, particularly preferably 2 to 20 parts by mass. If this ratio is too small, it may be difficult to obtain the effect of improving the flatness of the cured film obtained from the polyester composition for thermosetting film formation. If it is too large, the transmittance of the cured film may be obtained. May decrease or the coating film may become rough.
  • the polyester composition for forming a thermosetting film of the present invention is often dissolved in a solvent and used in a solution state.
  • the solvent used in that case is a component that dissolves the components (A) to (C), and if necessary, the components (D) to (F) and / or other additives described below.
  • the solvent is not particularly limited in its type and structure as long as it has a good solubility.
  • polymerization of (A) component and the following solvent can be mentioned.
  • These solvents can be used singly or in combination of two or more.
  • polyester composition for forming a thermosetting film of the present invention may be used as necessary as long as it does not impair the effects of the present invention.
  • Adhesive aids such as surfactants and rheology modifiers, pigments, dyes, storage stability Agents, antifoaming agents, dissolution accelerators such as polyhydric phenols and polycarboxylic acids, and the like.
  • the polyester composition for forming a thermosetting film of the present invention comprises (A) component polyester, (B) component cross-linking agent, (C) component diester (or polyvalent ester), and optionally (D) component. (E) component silane coupling agent, (F) component bismaleimide compound, and a composition that can further contain one or more other additives. Usually, they are often used as a solution in which they are dissolved in a solvent.
  • the preferable example of the polyester composition for thermosetting film formation of this invention is as follows.
  • the blending ratio, preparation method, etc. when the polyester composition for forming a thermosetting film of the present invention is used as a solution will be described in detail below.
  • the ratio of the solid content in the polyester composition for forming a thermosetting film of the present invention is not particularly limited as long as each component is uniformly dissolved in a solvent, but is 1 to 80% by mass, preferably 5 to 60% by mass, more preferably 10 to 50% by mass.
  • solid content means what remove
  • the preparation method of the polyester composition for thermosetting film formation of this invention is not specifically limited, As the preparation method, (A) component is melt
  • a polyester solution obtained by a polymerization reaction in a solvent can be used as it is.
  • (B) component, (C) component, (D) component, (E) component, (F) component, etc. are put into the solution of this (A) component similarly to the above, it is set as a uniform solution.
  • an additional solvent may be added.
  • the solvent used in the polyester production process may be the same as or different from the solvent used for adjusting the concentration when preparing the polyester composition for thermosetting film formation.
  • the prepared solution of the polyester composition for forming a thermosetting film is preferably used after being filtered using a filter having a pore size of about 0.2 ⁇ m.
  • the polyester composition for forming a thermosetting film of the present invention is a substrate (for example, a silicon / silicon dioxide-coated substrate, a silicon nitride substrate, a substrate coated with a metal such as aluminum, molybdenum, or chromium, a glass substrate, a quartz substrate, Rotating coating, flow coating, roll coating, slit coating, rotary coating following slit, inkjet coating, etc. on ITO substrate etc.) and film (for example, resin film such as triacetyl cellulose film, polyester film, acrylic film)
  • the coating film can be formed by coating by printing or the like and then pre-drying (pre-baking) with a hot plate or oven. Then, a coating film is formed by heat-processing this coating film.
  • a heating temperature and a heating time appropriately selected from the range of a temperature of 70 ° C. to 160 ° C. and a time of 0.3 to 60 minutes are adopted.
  • the heating temperature and heating time are preferably 80 to 140 ° C. and 0.5 to 10 minutes.
  • the film thickness of the film formed from the thermosetting film-forming polyester composition is, for example, 0.1 to 30 ⁇ m, and can be appropriately selected in consideration of the level difference of the substrate to be used and the optical and electrical properties. .
  • the post-bake is generally processed at a heating temperature selected from the range of 140 ° C. to 250 ° C. for 5 to 30 minutes when on a hot plate and 30 to 90 minutes when in an oven. The method is taken.
  • the step of the substrate can be sufficiently flattened, and a cured film having high transparency can be formed.
  • the cured film thus formed can be made to function as a liquid crystal alignment layer, that is, a layer for aligning liquid crystal compounds by rubbing.
  • a liquid crystal alignment layer that is, a layer for aligning liquid crystal compounds by rubbing.
  • conditions for the rubbing treatment generally, conditions of a rotational speed of 300 to 1000 rpm, a feed speed of 3 to 200 mm / second, and an indentation amount of 0.1 to 1 mm are used. Thereafter, the residue generated by rubbing is removed by ultrasonic cleaning using pure water or the like.
  • the retardation material After coating the retardation material on the liquid crystal alignment layer thus formed, the retardation material can be photocured in a liquid crystal state to form a layer having optical anisotropy.
  • the retardation material for example, a liquid crystal monomer having a polymerizable group or a composition containing the same is used.
  • liquid crystal is injected between the substrates, and the liquid crystal
  • the liquid crystal display element can be oriented.
  • the substrate for forming the liquid crystal alignment layer is a film, it is a material useful as an optically anisotropic film.
  • thermosetting film forming polyester composition of the present invention can be suitably used for various optical anisotropic films and liquid crystal display elements.
  • the polyester composition for forming a thermosetting film of the present invention has at least a necessary level of flatness, a protective film, a flattening film, etc. It is also useful as a material for forming a cured film such as an insulating film, and is particularly suitable as a material for forming an overcoat material for a color filter, an interlayer insulating film for a TFT liquid crystal element, an insulating film for an organic EL element, and the like. .
  • the number average molecular weight and weight average molecular weight of the polyester, polyimide precursor, and acrylic copolymer obtained according to the following synthesis examples are eluted using a GPC apparatus (Shodex (registered trademark) columns KF803L and KF804L) manufactured by JASCO Corporation. The measurement was performed under the condition that the solvent tetrahydrofuran was allowed to flow through the column at a flow rate of 1 ml / min (column temperature 40 ° C.) for elution.
  • Mn number average molecular weight
  • Mw weight average molecular weight
  • or Comparative Example 3 were prepared with the composition shown in Table 1, and about each cured film obtained from this composition, planarization property and solvent resistance, respectively. , Orientation, adhesion, transparency and heat resistance (transmittance) were evaluated.
  • DOP flattening ratio
  • the flattening rate was obtained using the formula of substrate height (1.0 ⁇ m) ⁇ ].
  • it is desirable that the film has a flattening rate of at least 60%.
  • a retardation material composed of a liquid crystal monomer was applied onto the substrate using a spin coater, and then prebaked on a hot plate at 80 ° C. for 60 seconds to form a coating film having a thickness of 1.4 ⁇ m.
  • This substrate was exposed at 1,000 mJ in a nitrogen atmosphere.
  • the produced substrate was sandwiched between deflection plates, and the orientation was confirmed visually.
  • the case where the light transmittance changed significantly when the substrate was tilted at 45 degrees and the case where the substrate was not tilted was evaluated as ⁇ , and the case where the substrate did not change as x.
  • a retardation material composed of a liquid crystal monomer was applied onto this substrate using a spin coater, and then prebaked on a hot plate at 80 ° C. for 60 seconds to form a coating film having a thickness of 1.4 ⁇ m.
  • This substrate was exposed at 1,000 mJ in a nitrogen atmosphere.
  • an adhesive tape peeling test (used tape: cello tape (registered trademark)) was performed. Of the 25 cuts, those that were not peeled off at all were marked with ⁇ , and those that were even peeled off were marked with x.
  • Examples 1 to 9 were resistant to any of the flattening rate, PGMEA, and NMP. In addition, both showed good orientation, and achieved high transmittance (transparency) after high-temperature baking and further high-temperature baking, as well as heat resistance. Furthermore, in any of the examples, the adhesion with the retardation material was good.
  • Comparative Example 1 no cured film was formed. Further, Comparative Example 2 had good solvent resistance, heat resistance, and orientation, but resulted in problems with transparency, and resulted in a very low flattening rate and poor adhesion. It was. And although the result which made the flattening rate, solvent tolerance, and transparency favorable was obtained for the comparative example 3, it became a result which is inferior to orientation and adhesiveness.
  • the polyester composition for forming a thermosetting film of the present invention can use a glycol-based solvent such as propylene glycol monomethyl ether acetate at the time of forming the cured film, and the obtained cured film has excellent light properties. Good results were obtained for all the properties of permeability, solvent resistance, heat resistance, planarization, adhesion and orientation.
  • a glycol-based solvent such as propylene glycol monomethyl ether acetate
  • the polyester composition for forming a thermosetting film according to the present invention is very useful as an optically anisotropic film or a liquid crystal alignment layer of a liquid crystal display element, and further various types such as a thin film transistor (TFT) type liquid crystal display element and an organic EL element.
  • TFT thin film transistor
  • Materials for forming a cured film such as a protective film, a planarizing film, and an insulating film in a display, especially as a material for forming an interlayer insulating film for a TFT liquid crystal element, a protective film for a color filter, an insulating film for an organic EL element, etc. Is preferred.

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Abstract

【課題】硬化膜形成後には高い溶剤耐性、液晶配向性、耐熱性、高透明性並びに高平坦化性を示し、しかも硬化膜形成時においては、カラーフィルタの平坦化膜等の製造ラインで適用可能な種々の溶剤に溶解できる材料を提供することにある。 【解決手段】(A)成分であるポリエステル、(B)成分である架橋剤及び(C)成分である下記式(1)で表される少なくとも一種のジエステル化合物を含有する熱硬化膜形成用ポリエステル組成物。 (式(1)中、Pは脂環式基、脂環式基と脂肪族基からなる基又は式(2)で表される構造を表し、Qは脂環式基又は脂環式基と脂肪族基からなる基を表す。式(2)中、Rはアルキレン基を表す。)

Description

熱硬化膜形成用ポリエステル組成物
 本発明は、熱硬化膜形成用ポリエステル組成物及びそれから得られる硬化膜に関する。より詳しくは、高い透明性、平坦化性を有し、液晶配向能、高い溶剤耐性並びに耐熱性を有する熱硬化膜形成用ポリエステル組成物及びその硬化膜、並びに該硬化膜の適用に関するものである。この熱硬化膜形成用ポリエステル組成物は、特に液晶ディスプレイにおける液晶配向機能を兼ね備えたカラーフィルタオーバーコート剤に好適である。
 一般に、液晶表示素子、有機EL(electroluminescent)素子、固体撮像素子などの光デバイスでは、素子表面が製造工程中に溶剤や熱にさらされるのを防ぐために保護膜が設けられる。この保護膜は保護する基板との密着性が高く溶剤耐性が高いだけでなく、透明性、耐熱性等の性能も要求される。
 このような保護膜は、カラー液晶表示装置や固体撮像素子に用いられるカラーフィルタの保護膜として使用する場合には、一般にその下地基板のカラーフィルタあるいはブラックマトリックス樹脂を平坦化する性能、すなわち平坦化膜としての性能を有することが要求される。特にSTN方式やTFT方式のカラー液晶表示素子を製造する際には、カラーフィルタ基板と対向基板との張り合わせ精度を非常に厳密に行う必要があり、基板間のセルギャップを均一にすることが必要不可欠である。加えてカラーフィルタを透過する光の透過率を維持するため、その保護膜であるこれら平坦化膜には高い透明性が必要となる。
 一方、近年液晶ディスプレイのセル内に位相差材を導入することで低コスト化、軽量化が検討されており、このような位相差材には液晶モノマーを塗布し配向させた後、光硬化させた材料が一般的に用いられる。この位相差材を配向させるためには下層膜がラビング処理後、配向性を有する材料である必要がある。そのためカラーフィルタのオーバーコート上に液晶配向層を成膜した後、位相差材が形成される(図2(a)参照)。この液晶配向層とカラーフィルタのオーバーコートを兼ねる層(図2(b)参照)を形成できれば、低コスト化、プロセス数の削減等大きなメリットが得られることから、このような材料が強く望まれている。
 一般にこのカラーフィルタのオーバーコートには、透明性の高いアクリル樹脂が用いられる。これらのアクリル樹脂にはプロピレングリコールモノメチルエーテルやプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートといったグリコール系の溶媒や乳酸エチル、乳酸ブチルといったエステル系溶媒が安全性、ハンドリング性の観点から広く用いられている。このようなアクリル樹脂は熱硬化や光硬化させることで耐熱性や耐溶剤性を付与している(特許文献1、2)。しかしながら従来の熱硬化性や光硬化性のアクリル樹脂では適当な透明性や平坦化性を示すものの、このような平坦化膜をラビング処理しても十分な配向性を示すことはできなかった。
 一方、液晶配向層には溶剤可溶性ポリイミドやポリアミック酸からなる材料が通常用いられている。これらの材料はポストベーク時に完全にイミド化させることで耐溶剤性を付与し、ラビング処理により十分な配向性を示すことが報告されている(特許文献3)。しかしながら、カラーフィルタの平坦化膜としてみた場合、平坦化性と透明性が大きく低下してしまうなどの問題があった。また、ポリイミドやポリアミック酸はN-メチルピロリドンやγ-ブチロラクトンといった溶剤に可溶であるが、グリコール系の溶剤やエステル系の溶剤に対する溶解性が低く、平坦化膜作製ラインへの適用は難しかった。
 本発明は、上記の事情に基づいてなされたものであり、その解決しようとする課題は、硬化膜形成後には高い溶剤耐性、液晶配向性、耐熱性、高透明性並びに高平坦化性を示し、しかも硬化膜形成時においては、カラーフィルタの平坦化膜の作製ラインで適用可能なグリコール系溶剤に溶解できる材料を提供することにある。
 本発明者は、上記の課題を解決するべく鋭意研究を行った結果、本発明を見出すに至った。
 すなわち、第1観点として、(A)成分であるポリエステル、(B)成分である架橋剤及び(C)成分である下記式(1)で表される少なくとも一種のジエステル化合物を含有する熱硬化膜形成用ポリエステル組成物に関する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
(式中、Pは脂環式基、脂環式基と脂肪族基からなる基又は式(2)で表される構造を表し、Qは脂環式基又は脂環式基と脂肪族基からなる基を含む基を表す。式(2)中、Rはアルキレン基を表す。)
 第2観点として、(C)成分が、下記式(iii)で表されるジオール化合物1モルと、下記式(iv)で表されるジカルボン酸無水物の1.7乃至2モルとを反応させたジエステル化合物である、第1観点に記載の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物に関する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
(式中、Pは脂環式基、脂環式基と脂肪族基からなる基又は式(2)で表される構造を表し、Qは脂環式基又は脂環式基と脂肪族基からなる基を表し、P及びQはそれぞれ、各基中に含まれる任意の水素原子が脂肪族基で置換されていてもよい。式(2)中、Rはアルキレン基を表す。)
 第3観点として、Pが下記式(1P1)で表される基を表す、第2観点に記載の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物に関する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
(式中、P1は環状飽和炭化水素基を表し、P1基中の任意の水素原子はそれぞれ独立に脂肪族基で置換されていてもよい。R11は単結合、カルボニル基、エーテル基、スルホン酸基、炭素原子数1乃至8の飽和炭化水素基又はフッ素原子で置換された炭素原子数1乃至8の飽和炭化水素基を表し、R12、R13はそれぞれ独立して単結合又は炭素原子数1乃至5のアルキレン基を表し、hは0又は1を表す。)
 第4観点として、Qが下記式(1Q1)で表される基を表す、第2観点又は第3観点に記載の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物に関する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
(式中、Q1は炭素原子数4乃至8のシクロアルキレン基又はシクロアルケニレン基を表し、Q1基中の任意の水素原子は脂肪族基又はフェニル基で置換されていてもよい。Xは単結合又は炭素原子数1乃至3のアルキレン基を表す。)
 第5観点として、(C)成分が、下記式(1-a)で表される少なくとも一種の多価エステル化合物を含有する請求項1に記載の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物に関する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
(式中、Paは酸素原子若しくは窒素原子で中断されていても良い脂環式基若しくは脂肪族アルキル基、又は式(2-a)で表される構造を表し、Qaは脂環式基を表し、tは1乃至5の整数を表す。式(2-a)中、Raはアルキレン基を表す。)
 第6観点として、(A)成分が下記式(3)で表される構造単位を含むポリエステルである第1観点乃至第5観点のうちいずれか一項に記載の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物に関する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
(式中、Aは脂環式基又は脂肪族基に4つの結合手が結合した4価の有機基を表し、Bは脂環式基又は脂肪族基に2つの結合手が結合した2価の有機基を表す。)
 第7観点として、(A)成分が下記式(i)で表されるテトラカルボン酸二無水物と式(ii)で表されるジオール化合物とを反応させて得られるポリエステルである、第1観点乃至第6観点のうちいずれか一項に記載の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物に関する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
(式中、Aは脂環式基又は脂肪族基に4つの結合手が結合した4価の有機基を表し、Bは脂環式基又は脂肪族基に2つの結合手が結合した2価の有機基を表す。)
 第8観点として、前記式(3)中、Aは下記式(A-1)乃至式(A-8)で表される基から選ばれる少なくとも一種の基を表し、Bが下記式(B-1)乃至式(B-5)で表される基から選ばれる少なくとも一種の基を表す、第6観点又は第7観点に記載の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物に関する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
 第9観点として、(A)成分であるポリエステルの重量平均分子量がポリスチレン換算で1,000乃至30,000である、第1観点乃至第8観点のうちいずれか一項に記載の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物に関する。
 第10観点として、更に、(D)成分として酸化防止剤であるフェノール化合物を含有する、第1観点乃至第9観点のうちいずれか一項に記載の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物に関する。
 第11観点として、更に、(E)成分としてシランカップリング剤を含有する、第1観点乃至第10観点のうちいずれか一項に記載の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物に関する。
 第12観点として、更に、(F)成分としてビスマレイミド化合物を含有する、第1観点乃至第11観点のうちいずれか一項に記載の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物に関する。
 第13観点として、(A)成分の100質量部に基づいて、3乃至50質量部の(B)成分、1乃至100質量部の(C)成分を含有する、第1観点乃至第12観点のうちいずれか一項に記載の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物に関する。
 第14観点として、(A)成分の100質量部に基づいて、0.01乃至5質量部の(D)成分を含有する、第10観点に記載の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物に関する。
 第15観点として、(A)成分の100質量部に基づいて、0.5乃至30質量部の(E)成分を含有する、第11観点に記載の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物に関する。
 第16観点として、(A)成分の100質量部に基づいて、0.5乃至50質量部の(F)成分を含有する、第12観点に記載の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物に関する。
 第17観点として、第1観点乃至第16観点のうちいずれか一項に記載の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物を用いて得られる硬化膜に関する。
 第18観点として、第1観点乃至第16観点のうちいずれか一項に記載の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物を用いて得られる液晶配向層に関する。
 本発明の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物は、高い平坦化性、高い透明性、高い溶剤耐性、高い耐熱性に加えて、液晶配向能を有する硬化膜を形成できるため、液晶配向膜や平坦化膜の形成材料として用いることができる。特に、従来独立して形成されていた液晶配向膜とカラーフィルタのオーバーコート層を、両者の特性を兼ね備える「液晶配向層」として一度に形成することが可能となり、製造工程の簡略化及びプロセス数低減による低コスト化等を実現できる。
 さらに本発明の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物は、グリコール系溶剤に可溶であることから、これら溶剤を主として使用する平坦化膜の作製ラインに好適に使用できる。
図1は段差基板に熱硬化性ポリエステル組成物を塗布した際に形成された硬化膜を示すモデル図である。 従来技術により液晶配向膜を形成した液晶セル(a)と本発明の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物を用いて平坦化膜を形成した液晶セル(b)とを対比して示すモデル図である。
 前述のように、従来提案されているアクリル樹脂系及びポリイミド系の硬化膜においては、液晶配向膜や平坦化膜に求められる平坦化性、透明性、配向性などの全ての性能を十分に満足できるものはなかった。
 またこれまでにも液晶表示素子の配向材料としてポリエステルの使用(特開平5-158055号公報、特開2002-229039号公報参照)が提案されたことはあったが、これらはいずれも熱硬化性を有するものではなく、また、形成した硬化膜の耐溶剤性も劣るものであった。
 本発明は、熱硬化性であるポリエステルを用いて前述の平坦化性、透明性、配向性などの性能向上を図った点に特徴がある。すなわち本発明は、(A)成分としてポリエステル、(B)成分として架橋剤、並びに(C)成分として下記式(1)で表されるジエステル化合物
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
(式中、Pは脂環式基、脂環式基と脂肪族基からなる基を含む基又は式(2)で表される構造を表し、Qは脂環式基又は脂環式基と脂肪族基からなる基を表す。また式(2)中、Rはアルキレン基を表す。)を含有する熱硬化膜形成用ポリエステル組成物である。
 更には、上記(A)乃至(C)成分に加えて、所望により(D)成分として酸化防止剤であるフェノール化合物、(E)成分としてシランカップリング剤、(F)成分としてビスマレイミド化合物をも含有することのできる熱硬化膜形成用ポリエステル組成物である。
 以下、各成分の詳細を説明する。
[(A)成分]
 (A)成分のポリエステルは、好ましくは下記式(3)で表される構造単位を含むポリエステルであり、より好ましくは式(3)で表される構造単位からなるポリエステルである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 上記式中、Aは脂環式基又は脂肪族基に4つの結合手が結合した4価の有機基を表し、Bは脂環又は脂肪族基に2つの結合手が結合した2価の有機基を表す。
 上記Aは、好ましくは下記式(3A1)、式(3A2)又は式(3A3)で表される基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 式中のA1は環状飽和炭化水素基を表し、好ましくは炭素原子数4乃至8の環状飽和炭化水素基を表し、より好ましくは炭素原子数4乃至6の環状飽和炭化水素基を表す。ここで、A1基中に含まれる任意の水素原子はそれぞれ独立に脂肪族基で置換されていてもよく、またそれらのうち2つの置換基が互いに結合して4乃至6員環を形成してもよい。
 ここで、該置換基である脂肪族基は、炭素原子数1乃至5の脂肪族基が好ましく、より好ましくは炭素原子数1乃至3の脂肪族基である。これら置換基が結合して環を形成する場合は、例えば、ノルボルネン基やアダマンタン基などの橋掛け環式炭化水素基、一部又は全部が水素化された縮合多環式炭化水素基となる。
 上記式中、R1は単結合、カルボニル基、エーテル基、スルホン酸基、炭素原子数1乃至8の飽和炭化水素基又はフッ素原子で置換された炭素原子数1乃至8の飽和炭化水素基を表す。好ましくは単結合、カルボニル基、エーテル基、スルホン酸基、炭素原子数1乃至5の飽和炭化水素基又はフッ素原子で置換された炭素原子数1乃至5の飽和炭化水素基を表す。
 またR2は炭素原子数1乃至8の飽和炭化水素基を表し、好ましくは炭素原子数1乃至5の飽和炭化水素基を表し、より好ましくは炭素原子数1乃至3の飽和炭化水素基を表す。
 式(3)における4価の有機基であるAの好ましい具体例を下記の式(A-1)乃至式(A-8)に示す。下記(A-1)乃至式(A-8)で表される基の中でも、Aは特に式(A-1)又は(A-2)から選択される基であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 上記式(3)中、Bは脂環式基又は脂肪族基に2つの結合手が結合した2価の有機基を表し、好ましくは下記式(3B1)又は式(3B2)で表される基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
 式中のB1は環状飽和炭化水素基を表し、好ましくは炭素原子数が4乃至8の環状飽和炭化水素基を表し、より好ましくは炭素原子数が4乃至6の環状飽和炭化水素基を表し。B1基中に含まれる任意の水素原子はそれぞれ独立に脂肪族基で置換されていてもよい。
 ここで該置換基である脂肪族基は、炭素原子数1乃至5の脂肪族基が好ましく、より好ましくは炭素原子数1乃至3の脂肪族基である。これら置換基が結合して環を形成する場合は、例えば、ノルボルネン基やアダマンタン基などの橋掛け環式炭化水素基、一部又は全部が水素化された縮合多環式炭化水素基となる。
 またB2はフェニレン基を表す。
 式中、R3は単結合、カルボニル基、エーテル基、スルホン酸基、炭素原子数1乃至8の飽和炭化水素基又はフッ素原子で置換された炭素原子数1乃至8の飽和炭化水素基を表し、好ましくは、単結合、カルボニル基、エーテル基、スルホン酸基、炭素原子数1乃至5の飽和炭化水素基又はフッ素原子で置換された炭素原子数1乃至5の飽和炭化水素基を表す。
 R4、R5はそれぞれ独立して単結合又は炭素原子数1乃至5のアルキレン基を表し、好ましくは単結合、炭素原子数1乃至3のアルキレン基を表す。
 R6、R7はそれぞれ独立して炭素原子数1乃至5のアルキレン基を表し、好ましくは炭素原子数1乃至3のアルキレン基を表す。
 また、kは0又は1を表す。
 式(3)における2価の有機基であるBの好ましい具体例を下記の式(B-1)乃至式(B-5)に示す。下記(B-1)乃至式(B-5)で表される基の中でも、Bは特に(B-1)乃至(B-4)から選択される基であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
 (A)成分のポリエステルは、式(3)で表される構造単位中、Aが式(3A1)乃至式(3A3)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも一種の構造を含むことが好ましいが、式(3A1)乃至式(3A3)で表される基以外の構造を含んでいても良い。その際、ポリエステルの構造を形成するのであればその構造は特に限定されないが、下記式(3A4)乃至式(3A5)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも一種の構造であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
 上記式中、R8、R9、R10はそれぞれ独立して単結合、カルボニル基、エーテル基、スルホン酸基、炭素原子数1乃至8の飽和炭化水素基又はフッ素原子で置換された炭素原子数1乃至8の飽和炭化水素基を表し、好ましくは単結合、カルボニル基、エーテル基、スルホン酸基、炭素原子数1乃至5の飽和炭化水素基又はフッ素原子で置換された炭素原子数1乃至5の飽和炭化水素基を表す。
 特に、R8は単結合、カルボニル基、エーテル基、スルホン酸基、炭素原子数1乃至5の飽和炭化水素基又はフッ素原子で置換された炭素原子数1乃至5の飽和炭化水素基であることが好ましく、R9はエーテル基、炭素原子数1乃至5の飽和炭化水素基又はフッ素原子で置換された炭素原子数1乃至5の飽和炭化水素基であることが好ましく、そしてR10はカルボニル基、エーテル基、スルホン酸基、炭素原子数1乃至5の飽和炭化水素基又はフッ素原子で置換された炭素原子数1乃至5の飽和炭化水素基であることが好ましい。
 またhは0又は1を表す。
 前記式(3A4)乃至式(3A5)の好ましい具体例を下記の式(a1)乃至式(a7)に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
 本発明で用いられる(A)成分のポリエステルにおいて、上記式(3)で表される構造単位において、Aが前記式(3A1)乃至式(3A3)で表される基からなる群から選ばれる少なくとも一種の構造単位を少なくとも60モル%以上を含むことが好ましい。
 (A)成分のポリエステルの重量平均分子量は、好ましくは1,000乃至30,000であり、より好ましくは1,500乃至10,000である。(A)成分のポリエステルの重量平均分子量が前記範囲より小さい場合、配向性及び溶剤耐性が低下する傾向にあり、前記範囲を超えると平坦化性が低下する場合がある。
<(A)成分の製造方法>
 本発明において、(A)成分であるポリエステルは、例えば、テトラカルボン酸二無水物とジオール化合物とを重合させて得ることができる。より好ましくは、下記式(i)で表されるテトラカルボン酸二無水物を含むテトラカルボン酸二無水物(以下、酸成分ともいう)と、下記式(ii)で表されるジオール化合物を含むジオール化合物(以下、ジオール成分ともいう)とを反応させて得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
 上記式中、A及びBは上述した式(3)における定義と同義であり、好ましい形態も上述したものと同じである。
 前記(A)成分のポリエステルにおいて、テトラカルボン酸二無水物の合計量(酸成分の合計量)とジオール化合物の合計量(ジオール成分の合計量)の配合比、即ち〈ジオール化合物の合計モル数〉/〈テトラカルボン酸二無水物化合物の合計モル数〉は0.5乃至1.5であることが望ましい。通常の重縮合反応同様、このモル比が1に近いほど生成するポリエステルの重合度は大きくなり、分子量が増加する。
 (A)成分のポリエステルは、保存安定性の低下を避けるため、その末端を酸無水物末端とすることが好ましい。
 上記ポリエステルの末端は酸成分とジオール成分の配合比に依存して変化する。例えば、酸成分を過剰に反応させた場合、末端は酸無水物となりやすい。
 また、ジオール成分を過剰に用いて重合した場合には、末端は水酸基になりやすい。この場合、該末端水酸基にカルボン酸無水物を反応させ、末端水酸基を酸無水物で封止することができる。このようなカルボン酸無水物の例としてはフタル酸無水物、トリメリット酸無水物、無水マレイン酸、ナフタル酸無水物、水素化フタル酸無水物、無水イタコン酸、テトラヒドロフタル酸無水物、1,2-シクロヘキサンジカルボン酸無水物、4-メチル-1,2-シクロヘキサンジカルボン酸無水物、4-フェニル-1,2-シクロヘキサンジカルボン酸無水物、メチル-5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、メチルテトラヒドロフタル酸無水物、ビシクロ[2.2.2.]オクテン-2,3-ジカルボン酸無水物等を挙げることができる。
 上記(A)成分のポリエステルの製造において、酸成分とジオール成分との反応温度は50乃至200℃、好ましくは80乃至170℃の任意の温度を選択することができる。例えば、反応温度は100℃乃至140℃、反応時間2乃至48時間でポリエステルを得ることが出来る。
 また、末端水酸基を酸無水物で保護する場合の反応温度は50乃至200℃、好ましくは80乃至170℃の任意の温度を選択することができる。
 上記酸成分とジオール成分との反応は、通常、溶剤中で行なわれる。その際に使用できる溶剤としては、水酸基やアミノ基等、酸無水物と反応する官能基を含有しないものなら特に限定されない。例えば、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、N-ビニルピロリドン、N-メチルカプロラクタム、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ジメチルスルホン、ヘキサメチルスルホキシド、m-クレゾール、γ-ブチロラクトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、2-ヘプタノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、3-メトキシプロピオン酸メチル、2-メトキシプロピオン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、2-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、2-エトキシプロピオン酸エチル等を挙げることができる。
 これらの溶媒は単独でも、混合して使用しても良いが、安全性、カラーフィルタのオーバーコート剤のラインへの適用性の点からプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートがより好ましい。
 さらに、ポリエステルを溶解しない溶剤であっても、重合反応により生成したポリエステルが析出しない範囲で、上記溶剤に混合して使用してもよい。
 また上記酸成分(式(i))とジオール成分(式(ii))との反応の際には、触媒を用いることもできる。
 ポリエステルの重合時に用いる触媒の具体例としては、ベンジルトリメチルアンモニウムクロリド、ベンジルトリメチルアンモニウムブロミド、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリド、ベンジルトリエチルアンモニウムブロミド、ベンジルトリプロピルアンモニウムクロリド、ベンジルトリプロピルアンモニウムブロミド、テトラメチルアンモニウムクロリド、テトラエチルアンモニウムブロミド、テトラプロピルアンモニウムクロリド、テトラプロピルアンモニウムブロミド等の四級アンモニウム塩、テトラフェニルホスホニウムクロリド、テトラフェニルホスホニウムブロミド、ベンジルトリフェニルホスホニウムクロリド、ベンジルトリフェニルホスホニウムブロミド、エチルトリフェニルホスホニウムクロリド、エチルトリフェニルホスホニウムブロミド等の4級ホスホニウム塩を挙げることができる。
 このようにして得られた(A)成分のポリエステルを含む溶液は、熱硬化膜形成用ポリエステル組成物の調製にそのまま用いることができる。また、得られたポリエステルを水、メタノール、エタノール、ジエチルエーテル、ヘキサン等の貧溶剤に沈殿単離させて回収した後、用いることもできる。
<(B)成分>
 本発明の(B)成分は架橋剤である。架橋剤としては、エポキシ化合物やメチロール化合物等の化合物が挙げられるが、好ましくはエポキシ基を2個以上有するエポキシ化合物である。
 こうした化合物の例としては、トリス(2,3-エポキシプロピル)イソシアヌレート、1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,2-エポキシ-4-(エポキシエチル)シクロヘキサン、グリセロールトリグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、2,6-ジグリシジルフェニルグリシジルエーテル、1,1,3-トリス[p-(2,3-エポキシプロポキシ)フェニル]プロパン、1,2-シクロヘキサンジカルボン酸ジグリシジルエステル、4,4’-メチレンビス(N,N-ジグリシジルアニリン)、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、トリメチロールエタントリグリシジルエーテル及びビスフェノール-A-ジグリシジルエーテル、及びペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル等を挙げることができる。
 また、入手が容易である点から市販品の化合物を用いてもよい。以下にその具体例(商品名)を挙げるが、これらに限定されるものではない:YH-434、YH434L(東都化成(株)製)等のアミノ基を有するエポキシ樹脂;エポリードGT-401、同GT-403、同GT-301、同GT-302、セロキサイド2021、セロキサイド3000、セロキサイドP-2021(ダイセル化学工業(株)製)等のシクロヘキセンオキサイド構造を有するエポキシ樹脂;エピコート1001、同1002、同1003、同1004、同1007、同1009、同1010、同828(以上、油化シェルエポキシ(株)(現ジャパンエポキシレジン(株))製)等のビスフェノールA型エポキシ樹脂;エピコート807(油化シェルエポキシ(株)(現ジャパンエポキシレジン(株))製)等のビスフェノールF型エポキシ樹脂;エピコート152、同154(以上、油化シェルエポキシ(株)(現ジャパンエポキシレジン(株))製)、EPPN201、同202(以上、日本化薬(株)製)等のフェノールノボラック型エポキシ樹脂;EOCN-102、EOCN-103S、EOCN-104S、EOCN-1020、EOCN-1025、EOCN-1027(以上、日本化薬(株)製)、エピコート180S75(油化シェルエポキシ(株)(現ジャパンエポキシレジン(株))製)等のクレゾールノボラック型エポキシ樹脂;デナコールEX-252(ナガセケムテックス(株)製)、CY175、CY177、CY179、アラルダイトCY-182、同CY-192、同CY-184(以上、CIBA-GEIGY A.G製)、エピクロン200、同400(以上、DIC(株)製)、エピコート871、同872(以上、油化シェルエポキシ(株)(現ジャパンエポキシレジン(株))製)、ED-5661、ED-5662(以上、セラニーズコーティング(株)製)等の脂環式エポキシ樹脂;デナコールEX-611、同EX-612、同EX-614、同EX-622、同EX-411、同EX-512、同EX-522、同EX-421、同EX-313、同EX-314、同EX-321(ナガセケムテックス(株)製)等の脂肪族ポリグリシジルエーテル等である。
 また、少なくとも二つのエポキシ基を有する化合物としてはエポキシ基を有するポリマーを使用することができる。そのようなポリマーとしては、エポキシ基を有するものであれば特に制限なく使用することができる。
 上記エポキシ基を有するポリマーは、例えばエポキシ基を有する付加重合性モノマーを用いた付加重合により製造することができる。一例として、ポリグリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレートとエチルメタクリレートの共重合体、グリシジルメタクリレートとスチレンと2-ヒドロキシエチルメタクリレートの共重合体等の付加重合ポリマーや、エポキシノボラック等の縮重合ポリマーを挙げることができる。
 或いは、上記エポキシ基を有するポリマーは、水酸基を有する高分子化合物とエピクロルヒドリン、グリシジルトシレート等のエポキシ基を有する化合物との反応により製造することもできる。
 このようなポリマーの重量平均分子量としては、例えば、300乃至200,000である。
 これらのエポキシ基を2個以上有するエポキシ化合物は、単独または2種以上の組み合わせで使用することができる。
 本発明の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物における(B)成分の架橋剤の含有量は、(A)成分のポリエステル100質量部に基づいて3乃至50質量部であることが好ましく、より好ましくは5乃至40質量部であり、特に好ましくは10乃至30質量部である。この割合が過小である場合には、熱硬化膜形成用ポリエステル組成物から得られる硬化膜の溶剤耐性や耐熱性が低下し、他方、過大である場合には溶剤耐性が低下したり保存安定性が低下することがある。
<(C)成分>
 (C)成分は、下記式(1)で表されるジエステル化合物である。本発明において、(C)成分のジエステル化合物としては、式(1)で表される化合物を一種のみならず、複数種を用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
 式中、Pは脂環式基、脂環式基と脂肪族基からなる基又は式(2)で表される構造を表し、Qは脂環式基又は脂環式基と脂肪族基からなる基を表し、P及びQはそれぞれ、基中の任意の水素原子が脂肪族基で置換されていてもよい。
 また式(2)中、Rはアルキレン基を表し、好ましくはRは炭素原子数1乃至6のアルキレン基を表し、より好ましくは炭素原子数1乃至5のアルキレン基を表し、さらに好ましくは炭素原子数1乃至3のアルキレン基を表す。
 上記式中、Pの好ましい構造は上記式(2)又は下記式(1P1)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
 式中、P1は環状飽和炭化水素基を表し、好ましくは炭素原子数4乃至8の環状飽和炭化水素基を表し、より好ましくは炭素原子数が4乃至6の環状飽和炭化水素基を表す。基P1中の任意の水素原子はそれぞれ独立に脂肪族基で置換されていてもよい。
 該置換基である脂肪族基は、炭素原子数が1乃至5の脂肪族基が好ましく、より好ましくは炭素原子数が1乃至3の脂肪族基である。
 上記式中、R11は単結合、カルボニル基、エーテル基、スルホン酸基、炭素原子数1乃至8の飽和炭化水素基又はフッ素原子で置換された炭素原子数1乃至8の飽和炭化水素基を表し、好ましくは単結合、カルボニル基、エーテル基、スルホン酸基、炭素原子数1乃至5の飽和炭化水素基又はフッ素原子で置換された炭素原子数1乃至5の飽和炭化水素基を表す。
 R12、R13はそれぞれ独立して単結合又は炭素原子数1乃至5のアルキレン基を表し、好ましくは単結合、炭素原子数1乃至3のアルキレン基を表す。
 またhは0又は1を表す。
 上記式(1)におけるPの好ましい具体例を下記の式(P-1)乃至式(P-5)に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
 上記式(2)中、Qは脂環式基又は脂環式基と脂肪族基からなる基を表し、好ましくは下記式(1Q1)で表される基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
 式中、Q1は炭素原子数が4乃至8のシクロアルキレン基又はシクロアルケニレン基を表し、好ましくは炭素原子数が4乃至6のシクロアルキレン基又はシクロアルケニレン基を表す。基Q1中の任意の水素原子は脂肪族基で置換されていてもよい。
 該置換基である脂肪族基は、炭素原子数が1乃至5の脂肪族基が好ましく、より好ましくは炭素原子数が1乃至3の脂肪族基である。
 またXは単結合又は炭素原子数が1乃至3のアルキレン基を表す。
 好ましいQ1の具体例としては、シクロブタン基、メチルシクロブタン基、ジメチルシクロブタン基、シクロペンチル基、シクロヘキシレン基、メチルシクロヘキシレン基、テトラヒドロフタロイル基、又はメチルテトラヒドロフタロイル基等を挙げることができる。
 本発明の(C)成分であるジエステル化合物は、下記式(iii)で表されるジオール1モルと式(iv)で表されるジカルボン酸無水物1.7乃至2モル、好ましくは1.8乃至2モルとを反応させて得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
 上記式(iii)及び式(iv)において、Pは脂環式基、脂環式基と脂肪族基からなる基又は式(2)で表される構造を表し、Qは脂環式基又は脂環式基と脂肪族基からなる基を表し、式(2)中、Rはアルキレン基を表す。なお、P、Q及びRは上述した式(1)及び式(2)の定義と同意義であり、好ましい形態も上述したものと同じである。
 本発明において、上記式(iii)で表されるジオール化合物と式(iv)で表されるジカルボン酸無水物は、それぞれ一種類のみの使用でも良いし、複数種を用いても良い。
 上記式(iii)で表されるジオール化合物の具体例としては、例えば、水素化ビスフェノールA、4,4’-ビシクロヘキサノール、1,4-シクロヘキサンジオール、1,3-シクロヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、1,3-シクロヘキサンジメタノール、p-キシレングリコール、m-キシレングリコール等を挙げることができる。
 (C)成分は、下記式(1-a)で表される多価エステル化合物であってもよい。本発明において、該多価エステル化合物としては、式(1-a)で表される化合物を一種のみならず、複数種を用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
 式中、Paは酸素原子若しくは窒素原子で中断されていても良い脂環式基若しくは脂肪族アルキル基、又は式(2-a)で表される構造を表し、Qaは脂環式基を表し、tは1乃至5の整数を表し、Pa及びQaはそれぞれ、基中の任意の水素原子が脂肪族基で置換されていてもよい。また、式(2-a)中、Raはアルキレン基を表し、好ましくはRaは炭素原子数1乃至6のアルキレン基を表し、より好ましくは炭素原子数1乃至5のアルキレン基を表し、さらに好ましくは炭素原子数1乃至3のアルキレン基を表す。
 前記多価エステル化合物は、下記式(iii-a)で表されるジオールと式(iv-a)で表されるジカルボン酸無水物とを反応させて得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
 上記式(iii-a)及び式(iv-a)において、Paは酸素原子若しくは窒素原子で中断されていても良い脂環式基若しくは脂肪族アルキル基、又は式(2-a)で表される構造を表し、tは1乃至5の整数を表し、Qaは脂環式基を表し、式(2-a)中、Raはアルキレン基を表す。なお、Pa、Qa及びRaは上述した式(1-a)及び式(2-a)の定義と同意義であり、好ましい形態も上述したものと同じである。
 本発明において、上記式(iii-a)で表される多価アルコール化合物と式(iv-a)で表されるジカルボン酸無水物は、それぞれ一種類のみの使用でも良いし、複数種を用いても良い。
 上記式(iii-a)で表される多価アルコール化合物の例としては、1,3,5-シクロヘキサントリオールやペンタエリスリトール等の化合物を挙げることができる。
上記式(iii-a)で表される多価アルコール化合物の具体例を下記に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
 上記式(iv)で表されるジカルボン酸無水物の具体例としては、例えば、1,2-シクロヘキサンジカルボン酸無水物、4-メチル-1,2-シクロヘキサンジカルボン酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、メチルテトラヒドロフタル酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸無水物等を挙げることができる。
 上記(C)成分のジエステル化合物(又は多価エステル化合物)の製造において、ジオール化合物(又は多価アルコール化合物)とジカルボン酸無水物との反応温度は50乃至200℃、好ましくは80乃至170℃の任意の温度を選択することができる。例えば、反応温度は100℃乃至140℃、反応時間2乃至48時間でジエステル化合物(又は多価エステル化合物)を得ることが出来る。
 上記ジオール化合物(又は多価アルコール化合物)とジカルボン酸無水物との反応は、通常、溶剤中で行なわれる。その際に使用できる溶剤としては、水酸基やアミノ基等、酸無水物と反応する官能基を含有しないものなら特に限定されない。例えば、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、N-ビニルピロリドン、N-メチルカプロラクタム、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ジメチルスルホン、ヘキサメチルスルホキシド、m-クレゾール、γ-ブチロラクトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、2-ヘプタノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、3-メトキシプロピオン酸メチル、2-メトキシプロピオン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、2-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、2-エトキシプロピオン酸エチル等を挙げることができる。
 これらの溶媒は単独でも、混合して使用しても良いが、安全性、カラーフィルタのオーバーコート剤のラインへの適用性の点からプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートがより好ましい。
 さらに、ジエステル化合物を溶解しない溶剤であっても、重合反応により生成したジエステル化合物が析出しない範囲で、該溶剤を上記溶剤に混合して使用してもよい。
 また上記ジオール化合物(式(iii))(又は多価アルコール化合物(式(iii-a)))とジカルボン酸無水物(式(iv)又は式(iv-a))との反応の際には、触媒を用いることもできる。
 その際用いる触媒の具体例としては、ベンジルトリメチルアンモニウムクロリド、ベンジルトリメチルアンモニウムブロミド、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリド、ベンジルトリエチルアンモニウムブロミド、ベンジルトリプロピルアンモニウムクロリド、ベンジルトリプロピルアンモニウムブロミド、テトラメチルアンモニウムクロリド、テトラエチルアンモニウムブロミド、テトラプロピルアンモニウムクロリド、テトラプロピルアンモニウムブロミド等の四級アンモニウム塩、テトラフェニルホスホニウムクロリド、テトラフェニルホスホニウムブロミド、ベンジルトリフェニルホスホニウムクロリド、ベンジルトリフェニルホスホニウムブロミド、エチルトリフェニルホスホニウムクロリド、エチルトリフェニルホスホニウムブロミド等の4級ホスホニウム塩を挙げることができる。
 本発明の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物における(C)成分の含有量は、(A)成分のポリエステル100質量部に基づいて1乃至100質量部であることが好ましく、より好ましくは5乃至60質量部である。この割合が過小である場合には、熱硬化膜形成用ポリエステル組成物から得られる硬化膜の配向性が低下したり平坦化性が低下し、他方、過大である場合には透過率が低下することがある。
<(D)成分>
 本発明においては(D)成分として酸化防止剤を含有しても良い。この(D)成分は、本発明の熱硬化膜形成後のプロセスで想定される高温焼成による膜の変色を防ぐことにおいて有効である。
 (D)成分の酸化防止剤としては特にフェノール化合物が好ましく、その具体例として、2,6-ジ-t-ブチル-4-クレゾール、2,6-ジ-t-ブチル-フェノール、2,4,6-トリス(3’,5’-ジ-t-ブチル-4’-ヒドロキシベンジル)メシチレン、ペンタエリスリトールテトラキス[3-(3’,5’-ジ-t-ブチル-4’-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、アセトンビス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)メルカプトール、4,4’-メチレンビス(2,6-ジ-t-ブチルフェノール)、3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオン酸メチル、4,4’-チオジ(2,6-ジ-t-ブチルフェノール)、トリス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)イソシアヌル酸、ビス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)スルフィド等が挙げられる。
 これらの酸化防止剤であるフェノール化合物は特に上記のものに限定されるものではない。またこれらは、単独又は2種以上の成分を併用することが可能である。
 これらの酸化防止剤のうち2,6-ジ-t-ブチル-4-クレゾール、2,4,6-トリス(3’,5’-ジ-t-ブチル-4’-ヒドロキシベンジル)メシチレン、4,4’-メチレンビス(2,6-ジ-t-ブチルフェノール)等が配向性を低下させず耐熱性も高い点で特に好ましい。
 本発明において(D)成分の酸化防止剤であるフェノール化合物の使用割合は、(A)成分のポリエステル100質量部に対して0.01乃至5質量部であることが好ましく、より好ましくは0.1乃至3質量部である。この割合が過小である場合には、酸化防止剤としての効果を充分に得られない場合があり、過大である場合には配向性が低下したり塗膜が荒れたりすることがある。
<(E)成分>
 本発明においては(E)成分としてシランカップリング剤を含有しても良い。
 (E)成分であるシランカップリング剤は、重合性液晶からなる位相差材との密着性を向上させることにおいて有効である。
 このようなシランカップリング剤の具体例としては、トリメチルクロロシラン、ジメチルビニルクロロシラン、メチルジフェニルクロロシラン、クロロメチルジメチルクロロシラン等のクロロシラン類;トリメチルメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルジメトキシシラン、ジメチルビニルエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン等のアルコキシシラン類;ヘキサメチルジシラザン、N,N’-ビス(トリメチルシリル)ウレア、ジメチルトリメチルシリルアミン、トリメチルシリルイミダゾール等のシラザン類、ビニルトリクロロシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ-(N-ピペリジニル)プロピルトリエトキシシラン等のシラン類;ベンゾトリアゾール、ベンズイミダゾール、インダゾール、イミダゾール、2-メルカプトベンズイミダゾール、2-メルカプトベンゾチアゾール、2-メルカプトベンゾオキサゾール、ウラゾール、チオウラシル、メルカプトイミダゾール、メルカプトピリミジン等の複素環状化合物や、1,1-ジメチルウレア、1,3-ジメチルウレア等の尿素、またはチオ尿素化合物を挙げることができ、これらシランカップリング剤のうち1種又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。
 これらのシランカップリング剤のうちγ-メタクリロキシプロピルトリエトキシシランが重合性液晶からなる位相差材との密着力、保存安定性の点から特に好ましい。
 上記のシランカップリング剤は、例えば、信越化学工業(株)製、MOMENTIVE製や東レ・ダウコーニング(株)製等の市販品の化合物を用いることもでき、これらの市販品は容易に入手可能である。
 これらのシランカップリング剤の添加量は、(A)成分の100質量部に対して、通常、0.5~30質量部、より好ましくは0.8~20質量部である。20質量部以上用いると塗膜の溶剤耐性が低下する場合があり、また、0.5質量部未満ではシランカップリング剤の十分な効果が得られない場合がある。
<(F)成分>
 本発明においては(F)成分としてビスマレイミド化合物を含有しても良い。(F)成分であるビスマレイミド化合物は、平坦化性を更に向上させることにおいて有効であり、例えば下記式(4)で表される化合物を挙げることができる。これらのビスマレイミド化合物は特に上記のものに限定されるものではない。これらは、単独又は2種以上の成分を併用することが可能である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
 上記式中、Yは、脂肪族基、環式構造を含む脂肪族基及び芳香族基からなる群から選ばれる有機基又はそれらの群から選ばれる複数の有機基の組み合わせからなる有機基である。そして、Yには、エステル結合、エーテル結合、アミド結合、ウレタン結合等の結合を含んでいても良い。
 上記式(4)で表されるビスマレイミド化合物としては、例えば、N,N’-3,3-ジフェニルメタンビスマレイミド、N,N’-(3,3-ジエチル-5,5-ジメチル)-4,4-ジフェニル-メタンビスマレイミド、N,N’-4,4-ジフェニルメタンビスマレイミド、3,3-ジフェニルスルホンビスマレイミド、4,4-ジフェニルスルホンビスマレイミド、N,N’-p-ベンゾフェノンビスマレイミド、N,N’-ジフェニルエタンビスマレイミド、N,N’-ジフェニルエーテルビスマレイミド、N,N’-(メチレンジ-ジテトラヒドロフェニル)ビスマレイミド、N,N’-(3-エチル)-4,4-ジフェニルメタンビスマレイミド、N,N’-(3、3-ジメチル)-4,4-ジフェニルメタンビスマレイミド、N,N’-(3,3-ジエチル)-4,4-ジフェニルメタンビスマレイミド、N,N’-(3,3-ジクロロ)-4,4-ジフェニルメタンビスマレイミド、N,N’-イソホロンビスマレイミド、N,N’-トリジンビスマレイミド、N,N’-ジフェニルプロパンビスマレイミド、N,N’-ナフタレンビスマレイミド、N,N’-m-フェニレンビスマレイミド、N,N’-5-メトキシ-1,3-フェニレンビスマレイミド、2,2-ビス(4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル)プロパン、2,2-ビス(3-クロロ-4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル)プロパン、2,2-ビス(3-ブロモ-4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル)プロパン、2,2-ビス(3-エチル-4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル)プロパン、2,2-ビス(3-プロピル-4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル)プロパン、2,2-ビス(3-イソプロピル-4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル)プロパン、2,2-ビス(3-ブチル-4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル)プロパン、2,2-ビス(3-メトキシ-4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル)プロパン、1,1-ビス(4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル)エタン、1,1-ビス(3-メチル-4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル)エタン、1,1-ビス(3-クロロ-4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル)エタン、1,1-ビス(3-ブロモ-4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル)エタン、3,3-ビス(4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル)ペンタン、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2,2-ビス(4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル)プロパン、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2,2-ビス(3,5-ジメチル-4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル)プロパン、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2,2-ビス(3,5-ジブロモ-4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル)プロパン、N,N’-エチレンジマレイミド、N,N’-ヘキサメチレンビスマレイミド、N,N’-ドデカメチレンビスマレイミド、N,N’-m-キシレンビスマレイミド、N,N’-p-キシレンビスマレイミド、N,N’-1,3-ビスメチレンシクロヘキサンビスマレイミド、N,N’-2,4-トリレンビスマレイミド、N,N’-2,6-トリレンビスマレイミド等が挙げられるが、特に上記のものに限定されるものではない。これらは、単独又は2種以上の成分を併用することが可能である。
 これらのビスマレイミドのうち2,2-ビス(4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル)プロパン、N,N’-4,4-ジフェニルメタンビスマレイミド、N,N’-(3,3-ジエチル-5,5-ジメチル)-4,4-ジフェニル-メタンビスマレイミド等の芳香族ビスマレイミドが好ましい。
 また、これらの芳香族ビスマレイミドのうち、より高い平坦化性を得るためには分子量1,000以下のものが好ましい。
 本発明において(F)成分のビスマレイミド化合物の使用割合は、(A)成分のポリエステル100質量部に対して0.5乃至50質量部であることが好ましく、より好ましくは1乃至30質量部であり、特に好ましくは2乃至20質量部である。この割合が過小である場合には、熱硬化膜形成用ポリエステル組成物から得られる硬化膜の平坦化性を向上させる効果が得られ難い場合があり、過大である場合には硬化膜の透過率が低下したり塗膜が荒れたりすることがある。
<溶剤>
 本発明の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物は、溶剤に溶解し、溶液状態で用いられることが多い。その際に用いられる溶剤は、(A)成分乃至(C)成分、必要に応じて(D)成分乃至(F)成分、及び/又は、後述するその他添加剤を溶解するものであり、斯様な溶解能を有する溶剤であれば、その種類及び構造などは特に限定されるものでない。
 斯様な溶剤としては、(A)成分の重合に用いた溶剤や下記の溶剤を挙げることができる。例えば、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、ブチルセルソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル、乳酸エチル、乳酸ブチル、シクロヘキサノール、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、等が挙げられる。
 これらの溶剤は、一種単独で、又は二種以上の組合せで使用することができる。
<その他添加剤>
 更に、本発明の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物は、本発明の効果を損なわない限りにおいて、必要に応じて、界面活性剤、レオロジー調整剤、等の接着補助剤、顔料、染料、保存安定剤、消泡剤、多価フェノールや多価カルボン酸等の溶解促進剤等を含有することができる。
<熱硬化膜形成用ポリエステル組成物>
 本発明の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物は、(A)成分のポリエステル、(B)成分の架橋剤、(C)成分のジエステル(又は多価エステル)を含有し、所望により(D)成分の酸化防止剤(フェノール化合物)、(E)成分のシランカップリング剤、(F)成分のビスマレイミド化合物、更にその他添加剤のうち一種以上を含有することができる組成物である。そして、通常は、それらが溶剤に溶解した溶液として用いられることが多い。
 中でも、本発明の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物の好ましい例は、以下のとおりである。
[1]:(A)成分100質量部に基づいて、3乃至50質量部の(B)成分、1乃至100質量部の(C)成分を含有する熱硬化膜形成用ポリエステル組成物。
[2]:(A)成分100質量部に基づいて、3乃至50質量部の(B)成分、1乃至100質量部の(C)成分、溶剤を含有する熱硬化膜形成用ポリエステル組成物。
[3]:(A)成分100質量部に基づいて、3乃至50質量部の(B)成分、1乃至100質量部の(C)成分、0.01乃至5質量部の(D)成分、0.5乃至30質量部の(E)成分、0.5乃至50質量部の(F)成分を含有する熱硬化膜形成用ポリエステル組成物。
[4]:(A)成分100質量部に基づいて、3乃至50質量部の(B)成分、3乃至50質量部の(C)成分、0.01乃至5質量部の(D)成分、0.5乃至30質量部の(E)成分、0.5乃至50質量部の(F)成分、溶剤を含有する熱硬化膜形成用ポリエステル組成物。
 本発明の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物を溶液として用いる場合の配合割合、調製方法等を以下に詳述する。
 本発明の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物における固形分の割合は、各成分が均一に溶剤に溶解している限り、特に限定されるものではないが、1乃至80質量%であり、好ましくは5乃至60質量%であり、より好ましくは10乃至50質量%である。ここで、固形分とは、熱硬化膜形成用ポリエステル組成物の全成分から溶剤を除いたものをいう。
 本発明の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物の調製方法は、特に限定されないが、その調製法としては、例えば、(A)成分を溶剤に溶解し、この溶液に(B)成分、(C)成分、さらには(D)成分、(E)成分、(F)成分を所定の割合で混合し、均一な溶液とする方法、或いは、この調製法の適当な段階において、必要に応じてその他添加剤を更に添加して混合する方法が挙げられる。
 本発明の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物の調製にあたっては、溶剤中における重合反応によって得られるポリエステルの溶液をそのまま使用することができる。この場合、この(A)成分の溶液に前記と同様に(B)成分、(C)成分、(D)成分、(E)成分、(F)成分などを入れて均一な溶液とする際に、濃度調整を目的としてさらに溶剤を追加投入してもよい。このとき、ポリエステルの生成過程で用いられる溶剤と、熱硬化膜形成用ポリエステル組成物の調製時に濃度調整のために用いられる溶剤とは同一であってもよいし、異なってもよい。
 而して、調製された熱硬化膜形成用ポリエステル組成物の溶液は、孔径が0.2μm程度のフィルタなどを用いて濾過した後、使用することが好ましい。
<塗膜、硬化膜及び液晶配向層>
 本発明の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物を基板(例えば、シリコン/二酸化シリコン被覆基板、シリコンナイトライド基板、金属、例えば、アルミニウム、モリブデン、クロムなどが被覆された基板、ガラス基板、石英基板、ITO基板等)やフィルム(例えば、トリアセチルセルロースフィルム、ポリエステルフィルム、アクリルフィルム等の樹脂フィルム)等の上に、回転塗布、流し塗布、ロール塗布、スリット塗布、スリットに続いた回転塗布、インクジェット塗布、印刷などによって塗布し、その後、ホットプレート又はオーブン等で予備乾燥(プリベーク)することにより、塗膜を形成することができる。その後、この塗膜を加熱処理することにより、被膜が形成される。
 この加熱処理の条件としては、例えば、温度70℃乃至160℃、時間0.3乃至60分間の範囲の中から適宜選択された加熱温度及び加熱時間が採用される。加熱温度及び加熱時間は、好ましくは80℃乃至140℃、0.5乃至10分間である。
 また、熱硬化膜形成用ポリエステル組成物から形成される被膜の膜厚は、例えば0.1乃至30μmであり、使用する基板の段差や光学的、電気的性質を考慮し適宜選択することができる。
 ポストベークとしては、一般に、温度140℃乃至250℃の範囲の中から選択された加熱温度にて、ホットプレート上の場合には5乃至30分間、オーブン中の場合には30乃至90分間処理するという方法が採られる。
 上記のような条件のもとで、本発明の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物を硬化させることにより、基板の段差を充分に平坦化でき、高透明性を有する硬化膜を形成することができる。
 このようにして形成した硬化膜はラビング処理を行うことで液晶配向層、即ち、液晶性を有する化合物を配向させる層として機能させることができる。
 ラビング処理の条件としては、一般に回転速度300乃至1000rpm、送り速度3乃至200mm/秒、押し込み量0.1乃至1mmという条件が用いられる。
 その後、純水等を用いて超音波洗浄によりラビングにより生じた残渣が除去される。
 このようにして形成された液晶配向層上に、位相差材料を塗布した後、位相差材料を液晶状態として光硬化させ、光学異方性を有する層を形成することができる。
 位相差材料としては、例えば、重合性基を有する液晶モノマーやそれを含有する組成物等が用いられる。
 また、上記のようにして形成された液晶配向層を有する2枚の基板を、スペーサーを介して液晶配向層が向かい合うように張り合わせた後、それらの基板の間に、液晶を注入して、液晶が配向した液晶表示素子とすることができる。
 さらに、液晶配向層を形成する基材をフィルムとした場合は、光学異方性フィルムとして有用な材料となる。
 以上の通り、本発明の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物は、各種光学異方性フィルム、液晶表示素子に好適に用いることができる。
 また、本発明の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物は少なくとも必要な水準の平坦化性を有するため、薄膜トランジスタ(TFT)型液晶表示素子、有機EL素子等の各種ディスプレイにおける保護膜、平坦化膜、絶縁膜等の硬化膜を形成する材料としても有用であり、特に、カラーフィルタのオーバーコート材、TFT型液晶素子の層間絶縁膜、有機EL素子の絶縁膜等を形成する材料としても好適である。
 以下、実施例を挙げて、本発明を更に詳しく説明するが、本発明は、これら実施例に限定されるものでない。
[実施例で用いる略記号]
 以下の実施例で用いる略記号の意味は、次のとおりである。
<ポリエステルおよびジエステル化合物 原料>
HBPDA:3,3’-4,4’-ビシクロヘキシルテトラカルボン酸二無水物
BPDA:ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
BPADA:4,4’-(4,4’-イソプロピリデンジフェノキシ)ビスフタル酸無水物
HPA:ヘキサヒドロフタル酸無水物
CHDO:1,4-シクロヘキサンジオール
CHTO:1,3,5-シクロヘキサントリオール
PE:ペンタエリスリトール
HBPA:水素化ビスフェノールA
THPA:1,2,5,6-テトラヒドロフタル酸無水物
<ポリエステルおよびジエステル化合物 重合触媒>
BTEAC:ベンジルトリエチルアンモニウムクロリド
<ポリイミド前駆体原料>
CBDA:シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物
pDA:p-フェニレンジアミン
<アクリル共重合体原料>
MAA:メタクリル酸
MMA:メチルメタクリレート
HEMA:2-ヒドロキシエチルメタクリレート
CHMI:N-シクロヘキシルマレイミド
AIBN:アゾビスイソブチロニトリル
<エポキシ化合物>
CEL:ダイセル化学工業(株)製セロキサイドP-2021(製品名)(化合物名:3,4-エポキシシクロヘキセニルメチル-3’,4’-エポキシシクロヘキセンカルボキシレート)
<酸化防止剤>
TBHBM:2,4,6-トリス(3’,5’-ジ-t-ブチル-4’-ヒドロキシベンジル)メシチレン
MBP:4,4’-メチレンビス(2,6-ジ-t-ブチルフェノール)
<シランカップリング剤>
MPS:γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
<ビスマレイミド化合物>
BMI1:N,N’-(3,3-ジエチル-5,5-ジメチル)-4,4-ジフェニル-メタンビスマレイミド
<溶剤>
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
PGME:プロピレングリコールモノメチルエーテル
NMP:N-メチルピロリドン
 以下の合成例に従い得られるポリエステル、ポリイミド前駆体及びアクリル共重合体の数平均分子量及び重量平均分子量は、日本分光(株)製GPC装置(Shodex(登録商標)カラムKF803LおよびKF804L)を用い、溶出溶媒テトラヒドロフランを流量1ml/分でカラム中に(カラム温度40℃)流して溶離させるという条件で測定した。なお、下記の数平均分子量(以下、Mnと称す。)及び重量平均分子量(以下、Mwと称す。)は、ポリスチレン換算値にて表した。
<合成例1>
 HBPDA 18.0g、BPDA 4.54g、HBPA 15.9g、THPA 2.01g、BTEAC 0.19gをPGMEA 95.1g中にて125℃で19時間反応させることにより、ポリエステル溶液(固形分濃度:30.0質量%)を得た(P1)。得られたポリエステルのMnは1,310、Mwは3,270であった。
<合成例2>
 HBPDA 12.0g、HBPA 10.2g、THPA 0.95g、BTEAC 0.22gをPGMEA 54.48g中にて125℃で19時間反応させることにより、ポリエステル溶液(固形分濃度:30.0質量%)を得た(P2)。得られたポリエステルのMnは1,980、Mwは3,500であった。
<合成例3>
 HBPDA 18.0g、BPADA 7.37g、HBPA 17.0g、THPA 2.15g、BTEAC 0.10gをPGMEA 104.2g中にて125℃で19時間反応させることにより、ポリエステル溶液(固形分濃度:30.0質量%)を得た(P3)。得られたポリエステルのMnは1,440、Mwは3,080であった。
<合成例4>
 HBPA 16.82g(0.070mol)、THPA 20.85g(0.137mol)、BTEAC 0.096gをPGMEA 88.13g中にて130℃で16時間反応させることによりジエステル溶液(固形分濃度30.0質量%)を得た(A1)。
<合成例5>
 CHDO 8.13g(0.070mol)、THPA 20.85g(0.137mol)、BTEAC 0.096gをPGMEA 67.86g中にて130℃で16時間反応させることによりジエステル溶液(固形分濃度30.0質量%)を得た(A2)。
<合成例6>
 HBPA 16.82g(0.070mol)、HPA 21.13g(0.137mol)、BTEAC 0.096gをPGMEA 88.77g中にて130℃で16時間反応させることによりジエステル溶液(固形分濃度30.0質量%)を得た(A3)。
<合成例7>
 CHTO 5.50g(0.042mol)、THPA 17.08g(0.112mol)、BTEAC 0.057gをPGMEA 52.83g中にて130℃で16時間反応させることによりジエステル溶液(固形分濃度30.0質量%)を得た(A4)。
<合成例8>
 PE 5.00g(0.037mol)、THPA 20.10g(0.132mol)、BTEAC 0.050gをPGMEA 58.69g中にて130℃で16時間反応させることによりジエステル溶液(固形分濃度30.0質量%)を得た(A5)。
<合成例9>
CBDA 17.7g、pDA 10.2gをNMP 66.4g中にて23℃で24時間反応させることにより、ポリイミド前駆体溶液(固形分濃度:30.0質量%)を得た(P4)。得られたポリイミド前駆体のMnは5,800、Mwは12,500であった。
<合成例10>
 モノマー成分として、MAA 10.9g、CHMI 35.3g、HEMA 25.5g、MMA 28.3gを使用し、ラジカル重合開始剤としてAIBN 5gを使用し、これらを溶剤PGMEA 150g中において温度60℃乃至100℃で重合反応させることにより、アクリル共重合体溶液(固形分濃度:40.0質量%)を得た(P5)。得られたアクリル共重合体の溶液のMnは3,800、Mwは6,700であった。
<実施例1乃至実施例9及び比較例1乃至比較例3>
 表1に示す組成にて実施例1乃至実施例9及び比較例1乃至比較例3の各組成物を調製し、それぞれについて、該組成物より得られた硬化膜について夫々平坦化性、溶剤耐性、配向性、密着性、透明性及び耐熱性(透過率)に関する評価を行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000037
[平坦化性の評価]
 実施例1乃至実施例9並びに比較例1乃至比較例3の各組成物を高さ1.0μm、ライン幅100μm、ライン間スペース40μmの段差基板(ガラス製)上にスピンコーターを用いて塗布した後、温度100℃で120秒間ホットプレート上においてプリベークを行い、膜厚2.5μmの塗膜を形成した。膜厚はFILMETRICS社製 F20を用いて測定した。この塗膜を温度230℃で30分間熱風循環式オーブン中で加熱することによりポストベークを行い、膜厚2.0μmの硬化膜を形成した。
 段差基板ライン上の塗膜とスペース上の塗膜の膜厚差を測定し(図1参照)、平坦化率(DOP)=100×〔1-{塗膜の膜厚差(μm)/段差基板の高さ(1.0μm)}〕の式を用いて平坦化率を求めた。
 なお平坦化膜と認められるには、少なくとも60%以上の平坦化率を有するものであることが望まれる。
[溶剤耐性の評価]
 実施例1乃至実施例9並びに比較例1乃至比較例3の各組成物をシリコンウェハにスピンコーターを用いて塗布した後、温度100℃で120秒間ホットプレート上においてプリベークを行い、膜厚2.8μmの塗膜を形成した。膜厚はFILMETRICS社製 F20を用いて測定した。この塗膜を温度230℃で30分間熱風循環式オーブン中でポストベークを行い、膜厚2.5μmの硬化膜を形成した。
 この硬化膜をPGMEA又はNMP中に60秒間浸漬させた後、それぞれ温度100℃にて60秒間乾燥し、膜厚を測定した。PGMEA又はNMP浸漬後の膜厚変化がないものを○、浸漬後に膜厚の減少が見られたものを×とした。
[配向性の評価]
 実施例1乃至実施例9並びに比較例1乃至比較例3の各組成物をITO基板上にスピンコーターを用いて塗布した後、温度100℃で120秒間ホットプレート上においてプリベークを行い膜厚2.8μmの塗膜を形成した。膜厚はFILMETRICS社製 F20を用いて測定した。この膜を温度230℃で30分間熱風循環式オーブン中でポストベークを行い硬化膜を形成した。
 この硬化膜を回転速度400rpm、送り速度30mm/秒、押し込み量0.4mmでラビング処理した。ラビング処理した基板を純水で5分間超音波洗浄した。
 この基板上に液晶モノマーからなる位相差材料をスピンコーターを用いて塗布した後、80℃で60秒間ホットプレート上においてプリベークを行い膜厚1.4μmの塗膜を形成した。この基板を窒素雰囲気下1,000mJで露光した。作製した基板を偏向板に挟み、配向性を目視にて確認した。基板を45度に傾けた時と傾けない時で光の透過性が著しく変化するものを○、変化しないものを×とした。
[密着性の評価]
 実施例1乃至実施例9並びに比較例1乃至比較例3の各組成物を石英基板上にスピンコーターを用いて塗布した後、温度100℃で120秒間ホットプレート上においてプリベークを行った後温度230℃で30分間熱風循環式オーブン中でポストベークを行い硬化膜を形成した。
 この硬化膜を回転速度400rpm、送り速度30mm/秒、押し込み量0.4mmでラビング処理した。ラビング処理した基板を純水で5分間超音波洗浄した。
 この基板上に液晶モノマーからなる位相差材料をスピンコーターを用いて塗布した後、80℃で60秒間、ホットプレート上においてプリベークを行い膜厚1.4μmの塗膜を形成した。この基板を窒素雰囲気下1,000mJで露光した。作製した塗膜に1mmX1mmの切り目を25個入れた後、粘着テープ剥離試験(使用テープ:セロテープ(登録商標))を行った。切れ目25個のうち全く剥がれのなかったものを○、1個でも剥がれたものを×とした。
[透明性(透過率)の評価]
 実施例1乃至実施例9並びに比較例1乃至比較例3の各組成物を石英基板上にスピンコーターを用いて塗布した後、温度100℃で120秒間ホットプレート上においてプリベークを行い膜厚2.8μmの塗膜を形成した。膜厚はFILMETRICS社製 F20を用いて測定した。この塗膜を温度230℃で30分間熱風循環式オーブン中でポストベークを行い硬化膜を形成した。
 この硬化膜を紫外線可視分光光度計((株)島津製作所製SHIMADSU UV-2550型番)を用いて波長400nm時の透過率を測定した。
[耐熱性(透過率)の評価]
 上述の透明性を評価した硬化膜を、さらに温度230℃で3時間熱風循環式オーブン中で加熱し、その後紫外線可視分光光度計((株)島津製作所 SHIMADSU UV-2550型番)を用いて、波長400nm時の透過率を測定した。
[評価の結果]
 以上の評価を行った結果を、次の表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000038
 実施例1乃至実施例9は、平坦化率、PGMEA、NMPのいずれに対しても耐性がみられた。またいずれも良好な配向性を示し、高温焼成後、更なる高温焼成後も高い透過率(透明性)を達成し、耐熱性も備えるとする結果となった。さらにいずれの実施例も位相差材との密着性が良好であった。
 一方、比較例1は硬化膜が形成されなかった。
 また、比較例2は、溶剤耐性、耐熱性、配向性は良好であったが、透明性に課題を残す結果となり、また、平坦化率が非常に低く、密着性に劣るとする結果となった。
 そして比較例3は、平坦化率、溶剤耐性、透明性は良好とする結果が得られたが、配向性、密着性に劣るとする結果となった。
 以上のように、本発明の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物は、硬化膜形成時にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのグリコール系溶剤の使用が可能であり、しかも得られた硬化膜は、優れた光透過性、溶剤耐性、耐熱性、平坦化性、密着性及び配向性のいずれの性能も良好な結果が得られた。
 本発明による熱硬化膜形成用ポリエステル組成物は、光学異方性フィルムや液晶表示素子の液晶配向層として非常に有用であり、更に、薄膜トランジスタ(TFT)型液晶表示素子、有機EL素子等の各種ディスプレイにおける保護膜、平坦化膜、絶縁膜等の硬化膜を形成する材料、特に、TFT型液晶素子の層間絶縁膜、カラーフィルタの保護膜、有機EL素子の絶縁膜等を形成する材料としても好適である。
特開2000-103937号公報 特開2000-119472号公報 特開2005-037920号公報

Claims (18)

  1. (A)成分であるポリエステル、(B)成分である架橋剤及び(C)成分である下記式(1)で表される少なくとも一種のジエステル化合物を含有する熱硬化膜形成用ポリエステル組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (式中、Pは脂環式基、脂環式基と脂肪族基からなる基又は式(2)で表される構造を表し、Qは脂環式基又は脂環式基と脂肪族基からなる基を表す。式(2)中、Rはアルキレン基を表す。)
  2. (C)成分が、下記式(iii)で表されるジオール化合物1モルと、下記式(iv)で表されるジカルボン酸無水物の1.7乃至2モルとを反応させたジエステル化合物である、請求項1に記載の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (式中、Pは脂環式基、脂環式基と脂肪族基からなる基又は式(2)で表される構造を表し、Qは脂環式基又は脂環式基と脂肪族基からなる基を表し、P及びQはそれぞれ、各基中に含まれる任意の水素原子が脂肪族基で置換されていてもよい。式(2)中、Rはアルキレン基を表す。)
  3. Pが下記式(1P1)で表される基を表す、請求項2に記載の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    (式中、P1は環状飽和炭化水素基を表し、P1基中の任意の水素原子はそれぞれ独立に脂肪族基で置換されていてもよい。R11は単結合、カルボニル基、エーテル基、スルホン酸基、炭素原子数1乃至8の飽和炭化水素基又はフッ素原子で置換された炭素原子数1乃至8の飽和炭化水素基を表し、R12、R13はそれぞれ独立して単結合又は炭素原子数1乃至5のアルキレン基を表し、hは0又は1を表す。)
  4. Qが下記式(1Q1)で表される基を表す、請求項2又は請求項3に記載の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    (式中、Q1は炭素原子数4乃至8のシクロアルキレン基又はシクロアルケニレン基を表し、Q1基中の任意の水素原子は脂肪族基で置換されていてもよい。Xは単結合又は炭素原子数1乃至3のアルキレン基を表す。)
  5. (C)成分が、下記式(1-a)で表される少なくとも一種の多価エステル化合物を含有する請求項1に記載の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
    (式中、Paは酸素原子若しくは窒素原子で中断されていても良い脂環式基若しくは脂肪族アルキル基、又は式(2-a)で表される構造を表し、Qaは脂環式基を表し、tは1乃至5の整数を表す。式(2-a)中、Raはアルキレン基を表す。)
  6. (A)成分が下記式(3)で表される構造単位を含むポリエステルである請求項1乃至請求項5のうちいずれか一項に記載の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
    (式中、Aは脂環式基又は脂肪族基に4つの結合手が結合した4価の有機基を表し、Bは脂環式基又は脂肪族基に2つの結合手が結合した2価の有機基を表す。)
  7. (A)成分が下記式(i)で表されるテトラカルボン酸二無水物と式(ii)で表されるジオール化合物とを反応させて得られるポリエステルである、請求項1乃至請求項6のうちいずれか一項に記載の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
    (式中、Aは脂環式基又は脂肪族基に4つの結合手が結合した4価の有機基を表し、Bは脂環式基又は脂肪族基に2つの結合手が結合した2価の有機基を表す。)
  8. 前記式(3)中、Aは下記式(A-1)乃至式(A-8)で表される基から選ばれる少なくとも一種の基を表し、Bが下記式(B-1)乃至式(B-5)で表される基から選ばれる少なくとも一種の基を表す、請求項6又は請求項7に記載の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
  9. (A)成分であるポリエステルの重量平均分子量がポリスチレン換算で1,000乃至30,000である、請求項1乃至請求項8のうちいずれか一項に記載の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物。
  10. 更に、(D)成分として酸化防止剤であるフェノール化合物を含有する、請求項1乃至請求項9のうちいずれか一項に記載の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物。
  11. 更に、(E)成分としてシランカップリング剤を含有する、請求項1乃至請求項10のうちいずれか一項に記載の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物。
  12. 更に、(F)成分としてビスマレイミド化合物を含有する、請求項1乃至請求項11のうちいずれか一項に記載の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物。
  13. (A)成分の100質量部に基づいて、3乃至50質量部の(B)成分、1乃至100質量部の(C)成分を含有する、請求項1乃至請求項12のうちいずれか一項に記載の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物。
  14. (A)成分の100質量部に基づいて、0.01乃至5質量部の(D)成分を含有する、請求項10に記載の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物。
  15. (A)成分の100質量部に基づいて、0.5乃至30質量部の(E)成分を含有する、請求項11に記載の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物。
  16. (A)成分の100質量部に基づいて、0.5乃至50質量部の(F)成分を含有する、請求項12に記載の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物。
  17. 請求項1乃至請求項16のうちいずれか一項に記載の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物を用いて得られる硬化膜。
  18. 請求項1乃至請求項17のうちいずれか一項に記載の熱硬化膜形成用ポリエステル組成物を用いて得られる液晶配向層。
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