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WO2013133168A1 - ポリアミック酸およびポリイミド - Google Patents

ポリアミック酸およびポリイミド Download PDF

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WO2013133168A1
WO2013133168A1 PCT/JP2013/055690 JP2013055690W WO2013133168A1 WO 2013133168 A1 WO2013133168 A1 WO 2013133168A1 JP 2013055690 W JP2013055690 W JP 2013055690W WO 2013133168 A1 WO2013133168 A1 WO 2013133168A1
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WO
WIPO (PCT)
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group
formula
resin composition
carbon atoms
structural unit
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2013/055690
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
隆行 田村
江原 和也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Chemical Corp
Original Assignee
Nissan Chemical Corp
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 Nissan Chemical Corp filed Critical Nissan Chemical Corp
Priority to KR20147026144A priority Critical patent/KR20140133585A/ko
Priority to CN201380009835.7A priority patent/CN104114606A/zh
Publication of WO2013133168A1 publication Critical patent/WO2013133168A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H05K2201/01Dielectrics
    • H05K2201/0137Materials
    • H05K2201/0154Polyimide

Definitions

  • the present invention relates to a resin composition for a display substrate, and more particularly to a resin composition for a display substrate capable of forming a useful polyimide film having an appropriate linear expansion coefficient and an appropriate flexibility.
  • Polyimide resins are widely used in the field of electrical and electronic materials because of their high heat resistance, flame retardancy, and excellent electrical insulation. Specifically, it is used as a film for flexible printed wiring boards and heat-resistant adhesive tapes as a film, and as a resin varnish for semiconductor insulating films, protective films, and the like.
  • display devices such as an organic EL (Electroluminescence) display and a liquid crystal display have been demanded only for high definition, but their applications are rapidly expanding to information devices and the like.
  • a flexible display using a plastic film as a substrate is attracting attention in order to satisfy the demand for ultra-thin and light weight.
  • an active matrix driving panel is used for a high-definition display.
  • an active matrix layer including a thin film active element in addition to a matrix-like pixel electrode In order to form an active matrix layer including a thin film active element in addition to a matrix-like pixel electrode, a high temperature treatment of 200 ° C. or higher is required in the manufacturing process, and extremely accurate alignment is required. However, since it is inferior in heat resistance and dimensional stability by changing from a glass substrate to a plastic material for flexibility, it is very difficult to directly form an active element thereon.
  • a polyimide film is formed on a glass substrate, the manufacturing conditions are not limited, and an amorphous silicon TFT element, a color filter, etc. are formed with high-definition alignment to form a transfer layer.
  • Patent Documents 1 and 2 a method of manufacturing a display element by transferring and forming the transfer layer on a plastic film.
  • a linear expansion coefficient is mentioned as a characteristic of the polyimide required at the said process.
  • the linear expansion coefficient of the film is in the range of 60 to 80 ppm / K and does not have low linear expansion characteristics. Under such circumstances, a polyimide film having a low linear expansion coefficient has been developed.
  • an acid dianhydride having poor versatility is used as a raw material, the resulting product becomes expensive (Patent Document 3).
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and has heat resistance that can withstand the manufacturing process without using acid dianhydride having poor versatility as a raw material, and has an appropriate linear expansion coefficient and It aims at providing the resin composition for display substrates which can form the useful cured film which has moderate softness
  • flexibility here means self-supporting property and the high softness
  • the present inventor combined an acid anhydride having a biphenyl skeleton as an acid dianhydride component with pyromellitic anhydride and a diamine having a fluorene skeleton as a diamine component. It is useful to have high heat resistance, moderate linear expansion coefficient, and moderate flexibility from the resin composition for display substrates containing the polyamic acid or polyimide derived from the acid dianhydride component and the diamine component.
  • the present invention was completed by finding that a cured film can be obtained.
  • the present invention provides a polyamic acid containing a structural unit represented by the following formula (1) and a structural unit represented by the formula (3), or a structural unit represented by the following formula (2) and It is related with the resin composition for display substrates containing the polyimide containing the structural unit represented by Formula (4).
  • X 1 represents a tetravalent organic group having an aromatic group and two or more carbonyl groups
  • Y 1 represents a divalent aromatic group or aliphatic group
  • Y 2 represents a divalent aromatic group having a fluorene skeleton
  • n and m represent natural numbers.
  • Y 2 is represented by the following formula (5) relates to a display substrate resin composition according to the first aspect.
  • R 0 to R 7 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a hydroxy group, or a halogen atom.
  • W 1 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a hydroxy group, a halogen atom, a nitro group, a formyl group, a cyano group, or a carboxyl group.
  • (circle) represents a bond.
  • the Y 2 is to a display substrate for resin composition according to the second aspect represented by the following formula (5a).
  • represents a bond.
  • the Y 1 is represented by the following formula (6), a display substrate resin composition according to any one of the first aspect to the third aspect.
  • R 8 to R 11 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a hydroxy group, or a halogen atom.
  • W 1 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a hydroxy group, a halogen atom, a nitro group, a formyl group, a cyano group, or a carboxyl group.
  • q represents an integer of 1 or 2.
  • the present invention relates to the display substrate resin composition according to the third aspect, in which the divalent aromatic group represented by the formula (6) is derived from phenylenediamine.
  • the present invention relates to the resin composition for display substrates according to the fifth aspect, in which R 8 to R 11 represent hydrogen atoms.
  • the X 1 represents a group represented by the following formula (7), a group represented by the formula (8), or both groups, and any one of the first to sixth aspects. It relates to the resin composition for display substrates as described in above.
  • R 12 to R 23 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, hydroxy group, a halogen atom , nitro group, formyl group, cyano group, carboxyl group, W 1 with an optionally substituted phenyl group, W 1 with an optionally substituted naphthyl group, W 1 with an optionally substituted thienyl group or W Represents a furyl group optionally substituted by 1 , W 1 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a hydroxy group, a halogen atom, a nitro group, a formyl group, a cyano group, or a carboxyl group.
  • the present invention relates to the resin composition for display substrates according to the seventh aspect, wherein p represents an integer of 2.
  • the present invention relates to the resin composition for a display substrate according to the eighth aspect, in which R 12 to R 23 represent a hydrogen atom.
  • the present invention relates to the resin composition for a display substrate according to any one of the first aspect to the ninth aspect, wherein the polyamic acid further includes a structural unit represented by the formula (9).
  • X 1 represents a tetravalent organic group having an aromatic group and two or more carbonyl groups
  • Y 3 represents a divalent group having an ether bond
  • l represents a natural number.
  • the resin composition for display substrates as described in any one of the 1st viewpoint thru
  • X 1 represents a tetravalent organic group having an aromatic group and two or more carbonyl groups
  • Y 3 represents a divalent group having an ether bond
  • l represents a natural number.
  • n in the formula (1) and m in the formula (3) have a relationship of n / (n + m) ⁇ 60%. It is related with the resin composition for display substrates of description.
  • n in the formula (2) and m in the formula (4) have a relationship of n / (n + m) ⁇ 60%. It is related with the resin composition for display substrates of description.
  • the present invention relates to the resin composition for display substrates according to the fourteenth aspect, in which the crosslinking agent is a compound having two or more epoxy groups.
  • the present invention relates to the display substrate resin composition according to the fifteenth aspect, in which the crosslinking agent is a compound having an aromatic group.
  • the crosslinking agent has a compound having 6 or less epoxy groups, and the compound has an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms that bonds the epoxy group and the aromatic group.
  • the resin composition for display substrates as described in a viewpoint.
  • the resin composition for a display substrate according to any one of the 14th aspect to the 17th aspect wherein the crosslinking agent is 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polyamic acid or polyimide.
  • the present invention relates to a varnish, wherein the display substrate resin composition according to any one of the first to eighteenth aspects is dissolved in at least one solvent.
  • a 20th viewpoint it is related with the cured film obtained by baking at 230 degreeC or more using the varnish as described in a 19th viewpoint.
  • a 21st viewpoint it is related with a structure provided with at least one layer which consists of a cured film as described in a 20th viewpoint on a board
  • a 22nd viewpoint it is related with the polyamic acid containing the structural unit represented by the structural unit represented by following formula (1), and Formula (3).
  • X 1 represents a tetravalent organic group having an aromatic group and two or more carbonyl groups
  • Y 1 represents a divalent aromatic group or aliphatic group
  • Y 2 represents a divalent aromatic group having a fluorene skeleton
  • n and m represent natural numbers.
  • X 1 represents a tetravalent organic group having an aromatic group and two or more carbonyl groups
  • Y 1 represents a divalent aromatic group or aliphatic group
  • Y 2 represents a divalent aromatic group having a fluorene skeleton
  • n and m represent natural numbers.
  • the present invention relates to the polyimide according to the twenty-fourth aspect, which further includes a structural unit represented by the formula (10).
  • X 1 represents a tetravalent organic group having an aromatic group and two or more carbonyl groups
  • Y 3 represents a divalent group having an ether bond
  • l represents a natural number.
  • the present invention relates to a varnish characterized in that the composition according to the twenty-sixth aspect or the twenty-seventh aspect is dissolved in at least one solvent.
  • a 29th viewpoint it is related with the cured film obtained by baking at 230 degreeC or more using the varnish as described in a 28th viewpoint.
  • the resin composition for display substrates of the present invention includes a specific structure in which the polyamic acid or polyimide is derived from an aromatic diamine containing an dianhydride having an aromatic group and two or more carbonyl groups and a fluorene skeleton.
  • a useful cured film having high heat resistance, an appropriate linear expansion coefficient, and an appropriate flexibility can be formed. Therefore, the cured film can be used as a base film for flexible displays.
  • the present invention is represented by a polyamic acid containing a structural unit represented by the following formula (1) and a structural unit represented by the formula (3), or a structural unit represented by the following formula (2) and the formula (4).
  • the present invention relates to a resin composition for a display substrate containing polyimide containing a structural unit.
  • X 1 represents a tetravalent organic group having an aromatic group and two carbonyl groups
  • Y 1 represents a divalent aromatic group or aliphatic group
  • Y 2 represents a divalent aromatic group having a fluorene skeleton
  • n and m represent natural numbers.
  • the ratio of the solid content in the resin composition for display substrates of the present invention is 1 to 100% by mass, or 5 to 100% by mass, or 50 to 100% by mass, or 80 to 100% by mass.
  • solid content is the remaining component which removed the solvent from all the components of the resin composition for display substrates.
  • the content of the polyamic acid or polyimide in the resin composition for display substrates of the present invention is 8 to 99.9 mass%, preferably 40 to 99 mass%, based on the solid content of the resin composition. More preferably, it is 70 to 99% by mass.
  • the resin composition for display substrate of the present invention contains polyamic acid or polyimide.
  • the polyamic acid contained in the display substrate resin composition of the present invention is obtained by polymerizing an acid anhydride component and a diamine component in a solvent.
  • the polyamic acid is represented by the following formula (11) in a known method, for example, in an inert gas atmosphere such as nitrogen: (Wherein X 1 represents a tetravalent organic group having an aromatic group and two or more carbonyl groups), and the following formula (12): H 2 N—Y 1 —NH 2 (12) (Wherein Y 1 represents a divalent aromatic group or aliphatic group) and at least one diamine represented by the following formula (13): H 2 N—Y 2 —NH 2 (13) (Wherein, Y 2 is represented.
  • the divalent aromatic group having a fluorene skeleton) and at least one diamine represented by dissolving in a solvent is obtained by reacting.
  • the reaction temperature at this time is ⁇ 20 to 100 ° C., preferably 20 to 60 ° C.
  • the reaction time is 1 to 72 hours.
  • the polyamic acid reaction solution can be used as it is or after dilution, or the polyamic acid precipitated and recovered from the reaction solution can be used by re-dissolving in a suitable solvent.
  • the solvent used for the dilution and re-dissolution is not particularly limited as long as it can dissolve the obtained polyamic acid.
  • 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, N- Vinyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, 3-methoxy-N, N-dimethylpropylamide, 3-ethoxy-N, N-dimethylpropylamide, 3-propoxy-N, N-dimethylpropylamide, 3-isopropoxy-N, N-dimethylpropylamide, 3-butoxy-N, N-dimethylpropylamide, 3-sec-butoxy-N, N-dimethylpropylamide, 3-tert-butoxy -N, N-dimethylpropylamide, ⁇ -butyrolactone and the like can be mentioned.
  • These solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • an acid dianhydride and X 1 where X 1 is represented by the following formula (7) is an acid dianhydride represented by the following formula (8)
  • these acid dianhydrides may be used in combination.
  • R 12 to R 23 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a hydroxy group, or a halogen atom.
  • W 1 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a hydroxy group, a halogen atom, a nitro group, a formyl group, a cyano group, or a carboxyl group.
  • Z 1 and Z 2 each independently represent —NH—, —NZ 3 — or an oxygen atom
  • Z 3 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms
  • p represents an integer of 1 or 2.
  • (circle) represents a bond.
  • Formula (8) represents a group derived from pyromellitic anhydride.
  • the p is an integer of 2.
  • Examples of such acid dianhydrides in which X 1 is represented by the formula (7) include p-phenylenebis (trimellitic acid monoester anhydride), 2-methyl-1,4-phenylenebis (trimellitic). Acid monoester anhydride), 2,5-dimethyl-1,4-phenylenebis (trimellitic acid monoester anhydride), 2,3,5,6-tetramethyl-1,4-phenylenebis (trimellitic acid) Monoester anhydride), 2-trifluoromethyl-1,4-phenylenebis (trimellitic acid monoester anhydride), 2,5-ditrifluoromethyl-1,4-phenylenebis (trimellitic acid monoester anhydride) ), 2-chloro-1,4-phenylenebis (trimellitic acid monoester anhydride), 2,5-dichloro-1,4-phenylenebis (trimellitic acid monoe) Steal anhydride), 2-fluoro-1,4-phenylenebis (trimelli
  • R 12 to R in the formula (7) from the viewpoint that the cured film obtained from the resin composition of the present invention has a sufficiently low linear expansion coefficient and a sufficiently high strength.
  • 4,4-biphenylbis (trimellitic acid monoester acid anhydride) (a compound represented by the following formula ( 21) , wherein 21 represents a hydrogen atom, Z 1 and Z 2 represent an oxygen atom, and m represents an integer of 2. 15)) is preferred.
  • Examples of the acid dianhydride in which X 1 is represented by the formula (8) include pyromellitic dianhydride, 3-fluoropyromellitic dianhydride, 3-chloropyromellitic dianhydride, 3-bromo Pyromellitic dianhydride, 3-hydroxypyromellitic dianhydride, 3-methylpyromellitic dianhydride, 3-trifluoromethylpyromellitic dianhydride, 3-trichloromethylpyromellitic dianhydride, 3-tribromomethylpyromellitic dianhydride, 3,6-difluoropyromellitic dianhydride, 3,6-dichloropyromellitic dianhydride, 3,6-dibromopyromellitic dianhydride, 3, 6-dihydroxypyromellitic dianhydride, 3,6-dimethylpyromellitic dianhydride, 3,6-bistrifluoromethylpyromellitic dianhydride, 3,6-bistrichloro
  • the aromatic diamine represented by the formula (12) is a diamine having a rigid and linear molecular structure from the viewpoint that the cured film obtained from the resin composition of the present invention has a sufficiently low linear expansion coefficient. It is preferable to use it.
  • a diamine having a structure in which Y 1 is represented by the following formula (6) is particularly preferable.
  • R 8 to R 11 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a hydroxy group, or a halogen atom.
  • W 1 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a hydroxy group, a halogen atom, a nitro group, a formyl group, a cyano group, or a carboxyl group.
  • q represents an integer of 1 or 2.
  • (circle) represents a bond.
  • the divalent aromatic group represented by the formula (6) is preferably derived from phenylenediamine. Further, from the viewpoint that the cured film obtained from the resin composition of the present invention has a sufficiently low linear expansion coefficient and a sufficiently high strength, in the formula (6), R 8 to R 11 are hydrogen atoms. Preferably there is.
  • Examples of the aromatic diamine represented by the formula (12) include p-phenylenediamine, o-phenylenediamine, methyl-1,4-phenylenediamine, 2-trifluoromethyl-1,4-phenylenediamine, 2 -Methoxy-1,4-phenylenediamine, 2,5-dimethyl-1,4-phenylenediamine, 2,5-bis (trifluoromethyl) -1,4-phenylenediamine, 4,4'-diaminobenzanilide, 4-aminophenyl-4′-aminobenzoate, benzidine, 3,3′-dimethoxybenzidine, 3,3′-dichlorobenzidine, o-tolidine, m-tolidine, 2,2′-bis (trifluoromethyl) benzidine, 3,3′-bis (trifluoromethyl) benzidine, octafluorobenzidine, 3,3 ′, 5,5 -Tetramethylbenzidine, 2,2 '
  • Examples of the aliphatic diamine represented by the formula (12) include 4,4′-methylenebis (cyclohexylamine), 4,4′-methylenebis (3-methylcyclohexylamine), isophoronediamine, trans-1,4- Cyclohexanediamine, cis-1,4-cyclohexanediamine, 1,4-cyclohexanebis (methylamine), 2,5-bis (aminomethyl) bicyclo [2.2.1] heptane, 2,6-bis (aminomethyl) ) Bicyclo [2.2.1] heptane, 3,8-bis (aminomethyl) tricyclo [5.2.1.0] decane, 1,3-diaminoadamantane, 2,2-bis (4-aminocyclohexyl) Propane, 2,2-bis (4-aminocyclohexyl) hexafluoropropane, 1,3-propanediamine, 1,4 Tetramethylenediamine, 1,5-pentamethylenediamine
  • aliphatic diamines from the viewpoint that the cured film obtained from the resin composition of the present invention has a sufficiently low linear expansion coefficient, it is preferable to use a diamine having a rigid and linear molecular structure, For example, trans-1,4-cyclohexanediamine is preferably used.
  • the diamine represented by the formula (13) is also a diamine having a rigid and linear molecular structure from the viewpoint that the cured film obtained from the resin composition of the present invention has a sufficiently low linear expansion coefficient. Is preferably used.
  • the diamine represented by the formula (13) a diamine in which Y 2 is an aromatic group having a fluorene skeleton is preferable, and a group in which Y 2 is a structure represented by the following formula (5) is particularly preferable. preferable.
  • R 0 to R 7 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a hydroxy group, or a halogen atom.
  • W 1 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a hydroxy group, a halogen atom, a nitro group, a formyl group, a cyano group, or a carboxyl group.
  • W 1 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a haloalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a hydroxy group, a halogen atom, a nitro group, a formyl group, a cyano group, or a carboxyl group.
  • (circle) represents a bond. )
  • Examples of the diamine represented by the formula (13) include 9,9-bis (4-aminophenyl) fluorene, 9,9-bis (4-amino-3-fluorophenyl) fluorene, and 9,9-bis.
  • (4-amino-3-chlorophenyl) fluorene, 9,9-bis (4-amino-3-bromophenyl) fluorene, 9,9-bis (4-amino-3-hydroxyphenyl) fluorene, 9,9-bis (4-amino-3-methylphenyl) fluorene and the like can be mentioned, and 9,9-bis (4-aminophenyl) fluorene in which Y 2 is a group represented by the following formula (5a) is particularly preferable.
  • the resin anhydride and the diamine represented by the formula (12) and the formula (13) are further added.
  • diamines represented by formula (14) are 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] hexafluoro.
  • the solvent used in the polyamic acid production reaction is not particularly limited.
  • N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylacetamide, N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidone 3-methoxy-N , N-dimethylpropylamide, 3-ethoxy-N, N-dimethylpropylamide, 3-propoxy-N, N-dimethylpropylamide, 3-isopropoxy-N, N-dimethylpropylamide, 3-butoxy-N, N-dimethylpropylamide, 3-sec-butoxy-N, N-dimethylpropylamide, 3-tert-butoxy-N, N-dimethylpropylamide, hexamethylphosphoramide, dimethylsulfoxide, ⁇ -butyrolactone, 1, 3-Dimethyl-2-imidazolidinone, 1,2-dimethoxy Aprotic solvents such as ethane-bis (2-methoxyethyl) ether, te
  • the ratio of the diamine component is such that the molar ratio of the diamine represented by the above formula (12) and the diamine represented by the above formula (13) is 60/40 to 99/1, From the viewpoint that the cured film obtained from the resin composition of the present invention has a sufficiently low linear expansion coefficient and a sufficiently high strength, 70/30 to 90/10 is more preferable.
  • the weight average molecular weight of the produced polyamic acid is preferably 3,000 to 300,000 in terms of polystyrene in order to maintain the strength of the cured film obtained from the resin composition for display substrate containing polyamic acid. If the weight average molecular weight is less than 3,000, the resulting film may become brittle. On the other hand, if the weight average molecular weight exceeds 300,000, the viscosity of the polyamic acid varnish may be too high. This is because handling becomes difficult.
  • n and m in the above formulas (1) and (3) are n + m, usually 6 to 180, preferably 10 to 100, more preferably 10 to 50.
  • the number of repeating structural units in the polyamic acid composed of the structural unit represented by the above formula (1) and the structural unit represented by the formula (3) is represented by the formula (1). It is preferable that n and m in the above formula (3) have a relationship of n / (n + m) ⁇ 60%.
  • the polyimide contained in the resin composition for display substrates of the present invention can be obtained by subjecting the polyamic acid synthesized as described above to dehydration ring closure (thermal imidization) by heating. At this time, polyamic acid can be converted to imide in a solvent and used as a solvent-soluble polyimide.
  • the method of chemically ring-closing using a well-known dehydration ring-closing catalyst is also employable.
  • the method by heating can be performed at an arbitrary temperature of 100 to 500 ° C., preferably 120 to 400 ° C.
  • the method of chemically cyclizing can be performed, for example, in the presence of pyridine, triethylamine or the like and acetic anhydride, and the temperature at this time can be selected from -20 to 200 ° C. .
  • the polyimide reaction solution can be used as it is or after dilution, or a poor solvent such as methanol or ethanol is added to the reaction solution and the recovered polyimide is redissolved in an appropriate solvent. can do.
  • the solvent used for dilution and re-dissolution is not particularly limited as long as it can dissolve the obtained polyimide.
  • N-cresol 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone N-vinyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, 3-methoxy-N, N-dimethylpropylamide, 3-ethoxy-N, N-dimethylpropylamide, 3-propoxy -N, N-dimethylpropylamide, 3-isopropoxy-N, N-dimethylpropylamide, 3-butoxy-N, N-dimethylpropylamide, 3-sec-butoxy-N, N-dimethylpropylamide, 3- and tert-butoxy-N, N-dimethylpropylamide, ⁇ -butyrolactone, and the like.
  • solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • the weight average molecular weight of the polyimide produced is preferably 3,000 to 300,000 in terms of polystyrene in order to maintain the strength of the cured film obtained from the resin composition for display substrate containing polyimide. If the weight average molecular weight is less than 3,000, the resulting film may be brittle, while if the weight average molecular weight exceeds 300,000, the viscosity of the polyimide varnish may be too high, and as a result, This is because handling becomes difficult.
  • n and m in the above formulas (2) and (4) are usually n + m and are usually 6 to 180, preferably 10 to 100, more preferably 10 Thirty to fifty.
  • the number of repeating structural units in the polyimide composed of the structural unit represented by the above formula (2) and the structural unit represented by the formula (4) is n in the above formula (2).
  • m in the above formula (4) preferably have a relationship of n / (n + m) ⁇ 60%.
  • the polyimide in addition to the structural unit represented by the above formula (10), the polyimide has a structure.
  • n: m: l 60: 20: 20 to 90: 5: 5, and more preferably 70:15:15 to 90: 5: 5.
  • the resin composition for a display substrate of the present invention can contain a solvent.
  • solvents include the solvents described in paragraph [0014].
  • the resin composition for display substrates of the present invention can contain a crosslinking agent (hereinafter also referred to as a crosslinkable compound).
  • a crosslinkable compound is a group capable of reacting with an organic group contained in at least one of polyamic acid or polyimide in the step of converting a coating film obtained by using the positive photosensitive resin composition into a cured film. If it is a compound which has this, it will not specifically limit. Examples of such a compound include a compound containing two or more epoxy groups, a melamine derivative, a benzoguanamine derivative, or a group in which a hydrogen atom of an amino group is substituted with a methylol group, an alkoxymethyl group, or both.
  • the melamine derivative and benzoguanamine derivative may be a dimer or a trimer, or may be a mixture arbitrarily selected from a monomer, a dimer and a trimer. These melamine derivatives and benzoguanamine derivatives preferably have an average of 3 or more and less than 6 methylol groups or alkoxymethyl groups per one triazine ring. Moreover, you may use the crosslinking agent used for this invention individually or in combination of 2 or more types.
  • crosslinkable compound examples include Epolide GT-401, Epolide GT-403, Epolide GT-301, Epolide GT-302, Celoxide 2021, and Celoxide 3000 (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.).
  • Epoxy compounds having a cyclohexene structure bisphenol A type epoxy compounds such as Epicoat 1001, Epicoat 1002, Epicoat 1003, Epicoat 1004, Epicoat 1007, Epicoat 1009, Epicoat 1010, Epicoat 828 (above, manufactured by Japan Epoxy Resins Co., Ltd.); Bisphenol F type epoxy compound such as 807 (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.); Epicoat 152, Epicoat 154 (above, manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), EPP 201, EPPN202 (above, Nippon Kayaku Co., Ltd.) and other phenol novolac epoxy compounds; ECON-102, ECON-103S, ECON-104S, ECON-1020, ECON-1025, ECON-1027 (above, Nippon Kayaku) Yakuhin Co., Ltd.), Crecoat novolak type epoxy compounds such as Epicote 180S75 (Japan Epoxy Resin Co., Ltd.); Naphthalene type epoxy compounds such as V8000-
  • benzoguanamine derivative or glycoluril having a group in which the hydrogen atom of the amino group is substituted with a methylol group, an alkoxymethyl group, or both, an average of 3.7 methoxymethyl groups are substituted per triazine ring.
  • MX-750 MW-30 substituted with an average of 5.8 methoxymethyl groups per triazine ring (above, manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd.); Cymel 300, Cymel 301, Cymel 303, Cymel 350 Methoxymethylated melamine such as Cymel 370, Cymel 771, Cymel 325, Cymel 327, Cymel 703, Cymel 712, etc .; Mela Butoxymethylated melamines such as Cymel 506 and Cymel 508; carboxyl group-containing methoxymethylated isobutoxymethylated melamines such as Cymel 1141; methoxymethylated ethoxymethylated benzoguanamines such as Cymel 1123; Methoxymethylated butoxymethylated benzoguanamine; butoxymethylated benzoguanamine such as Cymel 1128; methoxymethylated ethoxymethylated benzoguanamine containing carboxyl groups such as Cymel 1125-80; butoxymethylated glycoluril such as Cymel 1170;
  • the content of the crosslinking agent in the resin composition for display substrates of the present invention is not particularly limited, but from the viewpoint of further improving the storage stability of the resin composition, 20 masses with respect to 100 mass parts of polyamic acid or polyimide. From the viewpoint that the cured film obtained from the resin composition of the present invention has a sufficiently low linear expansion coefficient, 15 parts by mass or less is more preferable.
  • a cured film comprising the resin composition for a display substrate of the present invention
  • the resin composition is dissolved or dispersed in a solvent to form a varnish (film forming material), and the varnish is used as a substrate.
  • a coating film is obtained.
  • the cured film is formed by baking the obtained coating film with a hotplate, oven, etc.
  • the firing temperature is usually 100 to 500 ° C, preferably 100 to 400 ° C.
  • the substrate examples include plastic (polycarbonate, polymethacrylate, polystyrene, polyester, polyolefin, epoxy, melamine, triacetyl cellulose, ABS, AS, norbornene resin, etc.), metal, wood, paper, glass, slate, and the like. Can be mentioned.
  • the solvent used in the form of the varnish is not particularly limited as long as it dissolves the resin composition for a display substrate, and examples thereof include a solvent used in the reaction for producing the polyamic acid. These solvents may be used alone or in combination of two or more. Further, the concentration at which the resin composition is dissolved or dispersed in the solvent is arbitrary, but the concentration of the resin composition for display substrate is 5 to 40 with respect to the total mass (total mass) of the resin composition for display substrate and the solvent. It is preferably 10 to 20% by mass from the viewpoint of further improving the storage stability of the resin composition, and more preferably 10 to 15% by mass from the viewpoint of more uniformly applying the resin composition. Although the thickness of the cured film formed from the resin composition for display substrates is not specifically limited, Usually, 1-50 micrometers, Preferably it is 5-40 micrometers.
  • this invention provides the polyamic acid containing the structural unit represented by following formula (1) and the structural unit represented by Formula (3), and the structural unit and formula (4) represented by Formula (2)
  • the polyimide containing the structural unit represented by this is provided.
  • preferred specific examples of X 1 , Y 1 , Y 2 , n and m are X 1 , Y 1 , Y 2 and the like described in the resin composition for display substrates. The same as the specific examples of n and m.
  • the present invention further provides a polyamic acid containing a structural unit represented by formula (9) or a polyimide containing a structural unit represented by formula (10).
  • this invention provides the composition containing the said polyamic acid and a crosslinking agent, and provides the composition containing the said polyimide and a crosslinking agent.
  • the preferable specific example of a crosslinking agent is the same as the specific example of the crosslinking agent described in the said resin composition for display substrates.
  • the present invention also provides a varnish in which the composition is dissolved in at least one solvent.
  • Preferred specific examples of the solvent are the same as the specific examples of the solvent described in the varnish in which the resin composition for display substrate is dissolved in at least one solvent.
  • this invention provides the cured film obtained by baking at 230 degreeC or more using the said varnish.
  • the method for producing the cured film is the same as the cured film obtained by baking at 230 ° C. or higher using a varnish in which the resin composition for display substrate is dissolved in at least one solvent.
  • Mw polymer weight average molecular weight
  • Mw distribution was measured using a GPC apparatus (Shodex [registered trademark] columns SB803HQ and SB804HQ) manufactured by JASCO Corporation, and dimethylformamide as the elution solvent at a flow rate of 0.9 mL. / Min and column temperature of 40 ° C.
  • Mw was made into the polystyrene conversion value.
  • Example 2 PDA 0.246 g (0.0023 mol) and FDA 0.528 g (0.0015 mol) were dissolved in 17.8 g of NMP, BP-TME 1.01 g (0.0019 mol) and PMDA 0.413 g (0. 0019 mol) was added, followed by reaction at 23 ° C. for 24 hours under a nitrogen atmosphere. Mw of the obtained polymer was 88,600 and molecular weight distribution was 3.1. This solution was used as a resin composition for display substrates.
  • Comparative Example 1 has high rigidity, the film is brittle, the film is cracked and torn when peeled from the glass substrate, and the peeled film is also easily broken, so the film strength is insufficient as a display substrate. there were.
  • the film produced using the resin composition for display substrates obtained from Examples 1 to 6 is not easily cracked or broken when peeled from the glass substrate, and the peeled film is also cracked. It was difficult to form a film having a sufficiently high film strength and a uniform self-supporting thickness of 11 ⁇ m to 15 ⁇ m.
  • the linear expansion coefficient was measured by raising the temperature from 50 ° C. to 400 ° C. under the condition of 10 ° C./min.
  • the linear expansion coefficient is indicated by a coefficient on the low temperature (50 ° C. to 250 ° C.) side and on the high temperature (250 ° C. to 400 ° C.) side. The results are shown in Table 3.

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Description

ポリアミック酸およびポリイミド
 本発明はディスプレイ基板用樹脂組成物に関し、詳細には適度な線膨張係数、適度な柔軟性を有する有用なポリイミドフィルムを形成することができるディスプレイ基板用樹脂組成物に関する。
 ポリイミド樹脂は、耐熱性が高く難燃性で電気絶縁性に優れていることから、電気・電子材料分野において幅広く使用されている。具体的には、フィルムとしてフレキシブル印刷配線版や耐熱性接着テープの基材、樹脂ワニスとして半導体の絶縁皮膜、保護皮膜などに使用されている。
 一方、有機EL(Electroluminescence)ディスプレイや液晶ディスプレイなどの表示装置は、高精細のみが要求されてきたが、情報機器などへ急速にその用途を拡大している。例えば、超薄型・軽量化の要求を満たすために、プラスチックフィルムを基板として使用するフレキシブルディスプレイが注目されている。
 従来、高精細なディスプレイには、アクティブマトリックス駆動のパネルが使用されている。マトリックス状の画素電極に加えて、薄膜アクティブ素子を含むアクティブマトリックス層を形成するには、その製造プロセスにおいて200℃以上の高温処理を必要とし、しかも、きわめて正確な位置合わせが必要である。しかし、フレキシブル化のために、ガラス基板からプラスチック材料に変化することで、耐熱性、寸法安定性に劣るため、その上にアクティブ素子をじかに形成するのは非常に困難であった。
 そこで、斯かる問題を回避するために、ガラス基板上にポリイミドフィルムを形成し、製造条件が制限されず、アモルファスシリコンTFT素子やカラーフィルタなどを高精細で位置合わせて形成して転写層とした後、その転写層をプラスチックフィルム上に転写・形成することにより、表示素子を製造する方法が提案されている(特許文献1及び2)。
 ところで、前記工程で必要とされるポリイミドの特性として、線膨張係数が挙げられる。しかし、多くのポリイミド系ではフィルムの線膨張係数は60乃至80ppm/Kの範囲であり、低線膨張特性を有していない。このような中、線膨張係数が低いポリイミドフィルムが開発されているが、汎用性に乏しい酸二無水物を原料に用いているため、得られる製品が高価になってしまう(特許文献3)。
特開2001-356370号公報 特表2010-539293号公報 国際公開第2008/047591号パンフレット
 本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、汎用性に乏しい酸二無水物を原料に用いなくても、製造プロセスに耐えうる耐熱性を有し、適度な線膨張係数及び適度な柔軟性を有する有用な硬化膜を形成することができるディスプレイ基板用樹脂組成物の提供を目的とする。なお、ここでいう適度な柔軟性とは、自己支持性があり、かつ90度に曲げても割れない程度の高い柔軟性をいう。
 本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、酸二無水物成分としてビフェニル骨格を有する酸無水物とピロメリット酸無水物、ジアミン成分としてフルオレン骨格を有するジアミンとを組み合わせて用いることにより、該酸二無水物成分と該ジアミン成分から誘導されるポリアミック酸又はポリイミドを含むディスプレイ基板用樹脂組成物から、高い耐熱性、適度な線膨張係数及び適度な柔軟性を有する有用な硬化膜が得られることを見出し、本発明を完成させた。
 すなわち、本発明は、第1観点として、下記式(1)で表される構造単位及び式(3)で表される構造単位を含むポリアミック酸又は下記式(2)で表される構造単位及び式(4)で表される構造単位を含むポリイミドを含有するディスプレイ基板用樹脂組成物に関する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
[式(1)乃至式(4)中、
 Xは芳香族基と2つ以上のカルボニル基を有する4価の有機基を表し、
 Yは2価の芳香族基又は脂肪族基を表し、
 Yはフルオレン骨格を有する2価の芳香族基を表し、
 n及びmは自然数を表す。]
 第2観点として、前記Yが下記式(5)で表される基を表す、第1観点に記載のディスプレイ基板用樹脂組成物に関する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
(式中、
 R乃至Rは、それぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1乃至10のアルキル基、炭素原子数1乃至10のハロアルキル基、炭素原子数1乃至10のアルコキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ホルミル基、シアノ基、カルボキシル基、Wで置換されていてもよいフェニル基、Wで置換されていてもよいナフチル基、Wで置換されていてもよいチエニル基又はWで置換されていてもよいフリル基を表し、
 Wは、炭素原子数1乃至10のアルキル基、炭素原子数1乃至10のハロアルキル基、炭素原子数1乃至10のアルコキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ホルミル基、シアノ基又はカルボキシル基を表す。なお、○は結合手を表す。)
 第3観点として、前記Yが下記式(5a)で表される第2観点に記載のディスプレイ基板用樹脂組成物に関する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
(式中、○は結合手を表す。)
 第4観点として、前記Yが下記式(6)で表される、第1観点乃至第3観点のうちいずれか1つに記載のディスプレイ基板用樹脂組成物に関する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
(式中、
 R乃至R11は、それぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1乃至10のアルキル基、炭素原子数1乃至10のハロアルキル基、炭素原子数1乃至10のアルコキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ホルミル基、シアノ基、カルボキシル基、Wで置換されていてもよいフェニル基、Wで置換されていてもよいナフチル基、Wで置換されていてもよいチエニル基又はWで置換されていてもよいフリル基を表し、
 Wは、炭素原子数1乃至10のアルキル基、炭素原子数1乃至10のハロアルキル基、炭素原子数1乃至10のアルコキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ホルミル基、シアノ基又はカルボキシル基を表し、
 qは1又は2の整数を表す。なお、○は結合手を表す。)
 第5観点として、前記式(6)で表される2価の芳香族基がフェニレンジアミンから誘導されたものである、第3観点に記載のディスプレイ基板用樹脂組成物に関する。
 第6観点として、前記R乃至R11が水素原子を表す、第5観点に記載のディスプレイ基板用樹脂組成物に関する。
 第7観点として、前記Xは下記式(7)で表される基、式(8)で表される基又はこれら双方の基を表す、第1観点乃至第6観点のうちいずれか1項に記載のディスプレイ基板用樹脂組成物に関する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
(式(7)及び式(8)中、
 R12乃至R23は、それぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1乃至10のアルキル基、炭素原子数1乃至10のハロアルキル基、炭素原子数1乃至10のアルコキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ホルミル基、シアノ基、カルボキシル基、Wで置換されていてもよいフェニル基、Wで置換されていてもよいナフチル基、Wで置換されていてもよいチエニル基又はWで置換されていてもよいフリル基を表し、
 Wは、炭素原子数1乃至10のアルキル基、炭素原子数1乃至10のハロアルキル基、炭素原子数1乃至10のアルコキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ホルミル基、シアノ基又はカルボキシル基を表し、
 Z1及びZは、それぞれ独立して、-NH-、-NZ-又は酸素原子を表し、
 Zは、炭素原子数1乃至10のアルキル基を表し、
 pは1又は2の整数を表す。なお、○は結合手を表す。)
 第8観点として、前記pが2の整数を表す、第7観点に記載のディスプレイ基板用樹脂組成物に関する。
 第9観点として、前記R12乃至R23が水素原子を表す、第8観点に記載のディスプレイ基板用樹脂組成物に関する。
 第10観点として、前記ポリアミック酸が更に式(9)で表される構造単位を含む、第1観点乃至第9観点のいずれか1つに記載のディスプレイ基板用樹脂組成物に関する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
[式(9)中、
 Xは芳香族基と2つ以上のカルボニル基を有する4価の有機基を表し、
 Yはエーテル結合を有する2価の基を表し、
 lは自然数を表す。]
 第11観点として、前記ポリイミドが更に式(10)で表される構造単位を含む、第1観点乃至第9観点のいずれか1つに記載のディスプレイ基板用樹脂組成物に関する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
[式(10)中、
 Xは芳香族基と2つ以上のカルボニル基を有する4価の有機基を表し、
 Yはエーテル結合を有する2価の基を表し、
 lは自然数を表す。]
 第12観点として、前記式(1)中のnと前記式(3)中のmとがn/(n+m)≧60%の関係である、第1観点乃至第11観点のいずれか1つに記載のディスプレイ基板用樹脂組成物に関する。
 第13観点として、前記式(2)中のnと前記式(4)中のmとがn/(n+m)≧60%の関係である、第1観点乃至第11観点のいずれか1つに記載のディスプレイ基板用樹脂組成物に関する。
 第14観点として、さらに架橋剤を含む、第1観点乃至第13観点のいずれか1つに記載のディスプレイ基板用樹脂組成物に関する。
 第15観点として、前記架橋剤が2つ以上のエポキシ基を有する化合物である、第14観点に記載のディスプレイ基板用樹脂組成物に関する。
 第16観点として、前記架橋剤が芳香族基を有する化合物である、第15観点に記載のディスプレイ基板用樹脂組成物に関する。
 第17観点として、前記架橋剤が6つ以下のエポキシ基を有する化合物であって、かつ該化合物はエポキシ基と芳香族基とを結合する炭素原子数1乃至10のアルキル基を有する、第16観点に記載のディスプレイ基板用樹脂組成物に関する。
 第18観点として、前記ポリアミック酸又はポリイミド100質量部に対して、前記架橋剤が20質量部以下である、第14観点乃至第17観点のうちいずれか1つに記載のディスプレイ基板用樹脂組成物に関する。
 第19観点として、第1観点乃至第18観点のいずれか1つに記載のディスプレイ基板用樹脂組成物が少なくとも1種の溶剤に溶解していることを特徴とする、ワニスに関する。
 第20観点として、第19観点に記載のワニスを用いて230℃以上で焼成することにより得られる、硬化膜に関する。
 第21観点として、基板上に第20観点に記載の硬化膜からなる層を少なくとも一層備える、構造体に関する。
 第22観点として、下記式(1)で表される構造単位及び式(3)で表される構造単位を含むポリアミック酸に関する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
[式(1)及び式(3)中、
 Xは芳香族基と2つ以上のカルボニル基を有する4価の有機基を表し、
 Yは2価の芳香族基又は脂肪族基を表し、
 Yはフルオレン骨格を有する2価の芳香族基を表し、
 n及びmは自然数を表す。]
 第23観点として、更に式(9)で表される構造単位を含む第22観点に記載のポリアミック酸に関する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
[式(9)中、
 Xは芳香族基と2つ以上のカルボニル基を有する4価の有機基を表し、
 Yはエーテル結合を有する2価の基を表し、
 lは自然数を表す。]
 第24観点として、下記式(2)で表される構造単位及び式(4)で表される構造単位を含むポリイミドに関する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
[式(2)及び式(4)中、
 Xは芳香族基と2つ以上のカルボニル基を有する4価の有機基を表し、
 Yは2価の芳香族基又は脂肪族基を表し、
 Yはフルオレン骨格を有する2価の芳香族基を表し、
 n及びmは自然数を表す。]
 第25観点として、更に式(10)で表される構造単位を含む第24観点に記載のポリイミドに関する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
[式(10)中、
 Xは芳香族基と2つ以上のカルボニル基を有する4価の有機基を表し、
 Yはエーテル結合を有する2価の基を表し、
 lは自然数を表す。]
 第26観点として、第22観点又は第23観点に記載のポリアミック酸と架橋剤とを含む組成物に関する。
 第27観点として、第24観点又は第25観点に記載のポリイミドと架橋剤とを含む組成物に関する。
 第28観点として、第26観点又は第27観点に記載の組成物が少なくとも1種の溶剤に溶解していることを特徴とする、ワニスに関する。
 第29観点として、第28観点に記載のワニスを用いて230℃以上で焼成することにより得られる、硬化膜に関する。
 本発明のディスプレイ基板用樹脂組成物は、ポリアミック酸又はポリイミドが、芳香族基と2つ以上のカルボニル基を有する酸二無水物とフルオレン骨格を含む芳香族ジアミンから誘導される特定の構造を含むことにより、高い耐熱性、適度な線膨張係数及び適度な柔軟性を有する有用な硬化膜を形成することができる。したがって、該硬化膜は、フレキシブルディスプレイ用ベースフィルム等に使用することができる。
[ディスプレイ基板用樹脂組成物]
 本発明は、下記式(1)で表される構造単位及び式(3)で表される構造単位を含むポリアミック酸又は下記式(2)で表される構造単位及び式(4)で表される構造単位を含むポリイミドを含有するディスプレイ基板用樹脂組成物に関する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
[式(1)乃至式(4)中、
 Xは芳香族基と2つのカルボニル基を有する4価の有機基を表し、
 Yは2価の芳香族基又は脂肪族基を表し、
 Yはフルオレン骨格を有する2価の芳香族基を表し、
 n及びmは自然数を表す。]
 本発明のディスプレイ基板用樹脂組成物における固形分の割合は、1乃至100質量%、又は5乃至100質量%、又は50乃至100質量%、又は80乃至100質量%である。
 ここで、固形分とはディスプレイ基板用樹脂組成物の全成分から溶剤を除去した残りの成分である。
 本発明のディスプレイ基板用樹脂組成物における上記ポリアミック酸又はポリイミドの含有量は、該樹脂組成物の固形分の含有量に基づいて、8乃至99.9質量%、好ましくは40乃至99質量%、更に好ましくは70乃至99質量%である。
 本発明のディスプレイ基板用樹脂組成物は、ポリアミック酸又はポリイミドを含む。
<ポリアミック酸>
 本発明のディスプレイ基板用樹脂組成物に含まれるポリアミック酸は、酸無水物成分とジアミン成分とを溶剤中で重合させることで得られる。
 ポリアミック酸は、公知の方法、例えば、窒素などの不活性ガス雰囲気中において、下記式(11):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
(式中、Xは芳香族基と2つ以上のカルボニル基を有する4価の有機基を表す。)で表される少なくとも1種の酸二無水物と、下記式(12):
   HN-Y-NH      (12)
(式中、Yは2価の芳香族基又は脂肪族基を表す。)で表される少なくとも1種のジアミンと、下記式(13):
   HN-Y-NH      (13)
(式中、Yはフルオレン骨格を有する2価の芳香族基を表す。)で表される少なくとも1種のジアミンとを溶剤に溶解し、反応させることで得られる。
 この時の反応温度は、-20乃至100℃、好ましくは20乃至60℃である。反応時間は、1乃至72時間である。
 本発明では、ポリアミック酸の反応溶液をそのまま、又は、希釈して使用することができ、或いは反応溶液から沈殿回収したポリアミック酸を適当な溶剤に再溶解させて使用することができる。希釈及び再溶解に用いる溶剤は、得られたポリアミック酸を溶解させるものであれば特に限定されないが、例えば、2-ピロリドン、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、N-ビニル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピルアミド、3-エトキシ-N,N-ジメチルプロピルアミド、3-プロポキシ-N,N-ジメチルプロピルアミド、3-イソプロポキシ-N,N-ジメチルプロピルアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロピルアミド、3-sec-ブトキシ-N,N-ジメチルプロピルアミド、3-tert-ブトキシ-N,N-ジメチルプロピルアミド、γ-ブチロラクトン等を挙げることができる。これらの溶剤は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 前記式(11)で表される酸二無水物としては、Xが下記式(7)で表される酸二無水物及びXが下記式(8)で表される酸二無水物が好ましく、これらの酸二無水物を併用しても良い。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
(式(7)及び式(8)中、
 R12乃至R23は、それぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1乃至10のアルキル基、炭素原子数1乃至10のハロアルキル基、炭素原子数1乃至10のアルコキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ホルミル基、シアノ基、カルボキシル基、Wで置換されていてもよいフェニル基、Wで置換されていてもよいナフチル基、Wで置換されていてもよいチエニル基又はWで置換されていてもよいフリル基を表し、
 Wは、炭素原子数1乃至10のアルキル基、炭素原子数1乃至10のハロアルキル基、炭素原子数1乃至10のアルコキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ホルミル基、シアノ基又はカルボキシル基を表し、
 Z1及びZは、それぞれ独立して、-NH-、-NZ-又は酸素原子を表し、
 Zは、炭素原子数1乃至10のアルキル基を表し、
 pは1又は2の整数を表す。なお、○は結合手を表す。式(8)はピロメリット酸無水物から誘導された基を表す。)
 前記式(7)において、前記pが2の整数であることが好ましい。
 このようなXが式(7)で表される酸二無水物としては、例えば、p-フェニレンビス(トリメリット酸モノエステル無水物)、2-メチル-1,4-フェニレンビス(トリメリット酸モノエステル無水物)、2,5-ジメチル-1,4-フェニレンビス(トリメリット酸モノエステル無水物)、2,3,5,6-テトラメチル-1,4-フェニレンビス(トリメリット酸モノエステル無水物)、2-トリフルオロメチル-1,4-フェニレンビス(トリメリット酸モノエステル無水物)、2,5-ジトリフルオロメチル-1,4-フェニレンビス(トリメリット酸モノエステル無水物)、2-クロロ-1,4-フェニレンビス(トリメリット酸モノエステル無水物)、2,5-ジクロロ-1,4-フェニレンビス(トリメリット酸モノエステル無水物)、2-フルオロ-1,4-フェニレンビス(トリメリット酸モノエステル無水物)及び2,5-ジフルオロ-1,4-フェニレンビス(トリメリット酸モノエステル無水物)、並びにN,N’-(1,4-フェニレン)ビス(1,3-ジオキソ-1,3-ジヒドロベンゾフラン-5-カルボキシアミド)及びN,N’-(1,4-フェニレン)ビス(N-メチル-1,3-ジオキソ-1,3-ジヒドロベンゾフラン-5-カルボキシアミド)等が挙げられる。
 前記酸二無水物の中でも、本発明の樹脂組成物から得られる硬化膜が十分に低い線膨張係数及び十分に高い強度を有するものとする観点から、前記式(7)中のR12乃至R21が水素原子を表し、Z及びZが酸素原子を表し、かつmが2の整数を表す化合物である、4,4-ビフェニルビス(トリメリット酸モノエステル酸無水物)(下記式(15))が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
 また、Xが式(8)で表される酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物、3-フルオロピロメリット酸二無水物、3-クロロピロメリット酸二無水物、3-ブロモピロメリット酸二無水物、3-ヒドロキシピロメリット酸二無水物、3-メチルピロメリット酸二無水物、3-トリフルオロメチルピロメリット酸二無水物、3-トリクロロメチルピロメリット酸二無水物、3-トリブロモメチルピロメリット酸二無水物、3,6-ジフルオロピロメリット酸二無水物、3,6-ジクロロピロメリット酸二無水物、3,6-ジブロモピロメリット酸二無水物、3,6-ジヒドロキシピロメリット酸二無水物、3,6-ジメチルピロメリット酸二無水物、3,6-ビストリフルオロメチルピロメリット酸二無水物、3,6-ビストリクロロメチルピロメリット酸二無水物、3,6-ビストリブロモメチルピロメリット酸二無水物等が挙げられ、特にピロメリット酸無水物が好ましい。
 前記式(12)で表わされる芳香族ジアミンは、本発明の樹脂組成物から得られる硬化膜が十分に低い線膨張係数を有するものとする観点から、剛直で直線的な分子構造を有するジアミンを使用することが好ましい。なかでも前記式(12)で表されるジアミンとしては、Yが下記式(6)で表される構造であるジアミンが特に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
(式中、
 R乃至R11は、それぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1乃至10のアルキル基、炭素原子数1乃至10のハロアルキル基、炭素原子数1乃至10のアルコキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ホルミル基、シアノ基、カルボキシル基、Wで置換されていてもよいフェニル基、Wで置換されていてもよいナフチル基、Wで置換されていてもよいチエニル基又はWで置換されていてもよいフリル基を表し、
 Wは、炭素原子数1乃至10のアルキル基、炭素原子数1乃至10のハロアルキル基、炭素原子数1乃至10のアルコキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ホルミル基、シアノ基又はカルボキシル基を表し、
 qは1又は2の整数を表す。なお、○は結合手を表す。)
 前記式(6)で表される2価の芳香族基がフェニレンジアミンから誘導されたものであることが好ましい。
 また、本発明の樹脂組成物から得られる硬化膜が十分に低い線膨張係数及び十分に高い強度を有するものとする観点から、前記式(6)において、前記R乃至R11が水素原子であることが好ましい。
 前記式(12)で表される芳香族ジアミンとしては、例えば、p-フェニレンジアミン、o-フェニレンジアミン、メチル-1,4-フェニレンジアミン、2-トリフルオロメチル-1,4-フェニレンジアミン、2-メトキシ-1,4-フェニレンジアミン、2,5-ジメチル-1,4-フェニレンジアミン、2,5-ビス(トリフルオロメチル)-1,4-フェニレンジアミン、4,4’-ジアミノベンズアニリド、4-アミノフェニル-4’-アミノベンゾエート、ベンジジン、3,3’-ジメトキシベンジジン、3,3’-ジクロロベンジジン、o-トリジン、m-トリジン、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン、3,3’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン、オクタフルオロベンジジン、3,3’,5,5’-テトラメチルベンジジン、2,2’,5,5’-テトラクロロベンジジン等が挙げられるが、これらの中でも、本発明の樹脂組成物から得られる硬化膜が十分に低い線膨張係数及び十分に高い強度を有するものとする観点から、p-フェニレンジアミン及びm-フェニレンジアミンが特に好ましい。
 前記式(12)で表わされる脂肪族ジアミンとしては、例えば、4,4’-メチレンビス(シクロヘキシルアミン)、4,4’-メチレンビス(3-メチルシクロヘキシルアミン)、イソホロンジアミン、トランス-1,4-シクロヘキサンジアミン、シス-1,4-シクロヘキサンジアミン、1,4-シクロヘキサンビス(メチルアミン)、2,5-ビス(アミノメチル)ビシクロ〔2.2.1〕ヘプタン、2,6-ビス(アミノメチル)ビシクロ〔2.2.1〕ヘプタン、3,8-ビス(アミノメチル)トリシクロ〔5.2.1.0〕デカン、1,3-ジアミノアダマンタン、2,2-ビス(4-アミノシクロヘキシル)プロパン、2,2-ビス(4-アミノシクロヘキシル)ヘキサフルオロプロパン、1,3-プロパンジアミン、1,4-テトラメチレンジアミン、1,5-ペンタメチレンジアミン、1,6-ヘキサメチレンジアミン、1,7-ヘプタメチレンジアミン、1,8-オクタメチレンジアミン、1,9-ノナメチレンジアミン等が挙げられる。
 前記脂肪族ジアミンの中でも、本発明の樹脂組成物から得られる硬化膜が十分に低い線膨張係数を有するものとする観点から、剛直で直線的な分子構造を有するジアミンを使用することが好ましく、例えばトランス-1,4-シクロヘキサンジアミンが好適に用いられる。
 また、前記式(13)で表されるジアミンも、本発明の樹脂組成物から得られる硬化膜が十分に低い線膨張係数を有するものとする観点から、剛直で直線的な分子構造を有するジアミンを使用することが好ましい。なかでも前記式(13)で表されるジアミンとしては、Yがフルオレン骨格を有する芳香族基であるジアミンが好ましく、またYが下記式(5)で表される構造である基が特に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
(式中、
 R乃至Rは、それぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1乃至10のアルキル基、炭素原子数1乃至10のハロアルキル基、炭素原子数1乃至10のアルコキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ホルミル基、シアノ基、カルボキシル基、Wで置換されていてもよいフェニル基、Wで置換されていてもよいナフチル基、Wで置換されていてもよいチエニル基又はWで置換されていてもよいフリル基を表し、
 Wは、炭素原子数1乃至10のアルキル基、炭素原子数1乃至10のハロアルキル基、炭素原子数1乃至10のアルコキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ホルミル基、シアノ基又はカルボキシル基を表す。なお、○は結合手を表す。)
 前記式(13)で表されるジアミンとしては、例えば、9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-アミノ-3-フルオロフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-アミノ-3-クロロフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-アミノ-3-ブロモフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-アミノ-3-ヒドロキシフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-アミノ-3-メチルフェニル)フルオレン等が挙げられ、特に、Yが下記式(5a)で表される基である9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレンが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
 本発明のディスプレイ基板用樹脂組成物は、それから得られるフィルムの線膨張係数や機械強度を調節するため、更に、前記酸無水物と前記式(12)および式(13)で表されるジアミンに加えて下記式(14):
   HN-Y-NH      (14)
(式中、Yはエーテル結合を有する2価の基を表す。)
で表されるエーテル結合を主鎖中に有するジアミンとを共重合させたものであることが好ましい。式(14)で表されるジアミンの例としては2,2-ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン、2,2-ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕ヘキサフロオロプロパン、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕スルフォン、ビス〔4-(3-アミノフェノキシ)フェニル〕スルフォン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,4’-ジアミノジフェニルエーテル、ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕エーテル、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン等を挙げることができ、これらは単独または2種以上を組み合わせて用いられる。中でも4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニルが特に好ましい。
 ポリアミック酸の生成反応に使用される溶剤としては特に限定されないが、例えば、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジエチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチルピロリドン、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピルアミド、3-エトキシ-N,N-ジメチルプロピルアミド、3-プロポキシ-N,N-ジメチルプロピルアミド、3-イソプロポキシ-N,N-ジメチルプロピルアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロピルアミド、3-sec-ブトキシ-N,N-ジメチルプロピルアミド、3-tert-ブトキシ-N,N-ジメチルプロピルアミド、ヘキサメチルホスホルアミド、ジメチルスルホオキシド、γ-ブチロラクトン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、1,2-ジメトキシエタン-ビス(2-メトキシエチル)エーテル、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、ピコリン、ピリジン、アセトン、クロロホルム、トルエン、キシレン等の非プロトン性溶剤、及びフェノール、o-クレゾール、m-クレゾール、p-クレゾール、o-クロロフェノール、m-クロロフェノール、p-クロロフェノール等のプロトン性溶剤等が挙げられる。これらの溶剤は単独で又は2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
 上記反応において、ジアミン成分の割合は、上記式(12)で表されるジアミンと上記式(13)で表されるジアミンとのモル比が、60/40乃至99/1であることが好ましく、本発明の樹脂組成物から得られる硬化膜が十分に低い線膨張係数及び十分に高い強度を有するものとする観点から、70/30乃至90/10がより好ましい。
 また、上記反応において、酸二無水物成分とジアミン成分との割合は、モル比で酸二無水物成分/ジアミン成分=0.8乃至1.2であることが好ましい。通常の重縮合反応と同様に、このモル比が1に近いほど生成する重合体の重合度は大きくなる。重合度が小さすぎるとポリイミド硬化膜の強度が不十分となり、また重合度が大きすぎるとポリイミド硬化膜形成時の作業性が悪くなる場合がある。
 生成されるポリアミック酸の重量平均分子量は、ポリアミック酸を含むディスプレイ基板用樹脂組成物から得られる硬化膜の強度を維持するために、ポリスチレン換算にて3,000乃至300,000が好ましい。重量平均分子量が3,000未満では、できあがったフィルムが脆くなる可能性があり、一方、重量平均分子量が300,000を超えるとポリアミック酸のワニスの粘度が高くなり過ぎる可能性があり、その結果、取扱いが難しくなるからである。
 なお、斯かる数値範囲を満たすために、上記式(1)及び式(3)中のnとmとは、n+mで通常、6乃至180であり、好ましくは10乃至100であり、より好ましくは10乃至50である。
 上記のようにして、得られた上記式(1)で表される構造単位及び式(3)で表される構造単位からなるポリアミック酸における構造単位の繰り返し数は、上記式(1)中のnと上記式(3)中のmとが、n/(n+m)≧60%の関係であることが好ましい。
 また、ポリアミック酸が上記式(1)で表される構造単位及び上記式(3)で表される構造単位に加え、上記式(9)で表される構造単位からなる場合、該ポリアミック酸における構造単位の繰り返し数は、上記式(1)中のnと上記式(3)中のmと上記式(9)とが通常、n:m:l=50:25:25乃至96:2:2の関係であり、好ましくはn:m:l=60:20:20乃至90:5:5であり、より好ましくは、70:15:15~90:5:5である。
<ポリイミド>
 本発明のディスプレイ基板用樹脂組成物に含まれるポリイミドは、上述のように合成したポリアミック酸を、加熱により脱水閉環(熱イミド化)して得ることができる。なお、この際、ポリアミック酸を溶剤中でイミドに転化させ、溶剤可溶性のポリイミドとして用いることも可能である。また、公知の脱水閉環触媒を使用して化学的に閉環する方法も採用することができる。加熱による方法は、100乃至500℃、好ましくは120乃至400℃の任意の温度で行うことができる。化学的に閉環する方法は、例えば、ピリジンやトリエチルアミンなどと、無水酢酸などとの存在下で行うことができ、この際の温度は、-20乃至200℃の任意の温度を選択することができる。
 本発明では、ポリイミドの反応溶液をそのまま、又は、希釈して使用することができ、或いは反応溶液にメタノール、エタノールなどの貧溶媒を加えて沈殿回収したポリイミドを適当な溶剤に再溶解させて使用することができる。希釈及び再溶解に用いる溶剤は、得られたポリイミドを溶解させるものであれば特に限定されないが、例えば、m-クレゾール、2-ピロリドン、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、N-ビニル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピルアミド、3-エトキシ-N,N-ジメチルプロピルアミド、3-プロポキシ-N,N-ジメチルプロピルアミド、3-イソプロポキシ-N,N-ジメチルプロピルアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロピルアミド、3-sec-ブトキシ-N,N-ジメチルプロピルアミド、3-tert-ブトキシ-N,N-ジメチルプロピルアミド、γ-ブチロラクトン、などが挙げられる。これらの溶剤は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 生成されるポリイミドの重量平均分子量は、ポリイミドを含むディスプレイ基板用樹脂組成物から得られる硬化膜の強度を維持するために、ポリスチレン換算にて3,000乃至300,000が好ましい。重量平均分子量が3,000未満では、できあがったフィルムが脆くなる可能性があり、一方、重量平均分子量が300,000を超えるとポリイミドのワニスの粘度が高くなり過ぎる可能性があり、その結果、取扱いが難しくなるからである。
 なお、斯かる数値範囲を満たすために、上記式(2)及び式(4)中のnとmとは、n+mで通常6乃至180であり、好ましくは10乃至100であり、より好ましくは10乃至50である。
 上記のようにして、得られた上記式(2)で表される構造単位及び式(4)で表される構造単位からなるポリイミドにおける構造単位の繰り返し数は、上記式(2)中のnと上記式(4)中のmとが、n/(n+m)≧60%の関係であることが好ましい。
 また、前記ポリイミドが上記式(2)で表される構造単位及び上記式(4)で表される構造単位に加え、上記式(10)で表される構造単位からなる場合、該ポリイミドにおける構造単位の繰り返し数は、上記式(2)中のnと上記式(4)中のmと上記式(10)とが通常、n:m:l=50:25:25乃至96:2:2の関係であり、好ましくはn:m:l=60:20:20乃至90:5:5であり、より好ましくは、70:15:15~90:5:5である。
 本発明のディスプレイ基板用樹脂組成物は、溶剤を含むことができる。そのような溶剤としては、例えば、段落[0014]に記載された溶剤等が挙げられる。
 本発明のディスプレイ基板用樹脂組成物は、架橋剤(以下、架橋性化合物ともいう。)を含むことができる。
<架橋剤>
 架橋性化合物は、そのポジ型感光性樹脂組成物を用いて得られる塗膜を、硬化膜に転換する工程で、ポリアミック酸、またはポリイミドの少なくとも一方に含有される有機基と、反応し得る基を有する化合物であれば特に限定されない。そのような化合物としては、例えば、エポキシ基を2個以上含有する化合物や、アミノ基の水素原子が、メチロール基、アルコキシメチル基又はその両方で置換された基を有する、メラミン誘導体、ベンゾグアナミン誘導体又はグリコールウリル等が挙げられる。このメラミン誘導体及びベンゾグアナミン誘導体は、二量体又は三量体であっても良く、又、単量体、2量体及び3量体から任意に選ばれる混合物であっても良い。これらのメラミン誘導体及びベンゾグアナミン誘導体は、トリアジン環1個当たり、メチロール基又はアルコキシメチル基を平均3個以上6個未満有するものが好ましい。
 また、本発明に用いられる架橋剤は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 以下に、架橋性化合物の具体例を挙げるが、これに限定されない。
 エポキシ基を2個以上含有する化合物としては、エポリードGT-401、エポリードGT-403、エポリードGT-301、エポリードGT-302、セロキサイド2021、セロキサイド3000(以上、ダイセル化学工業(株)製)等のシクロヘキセン構造を有するエポキシ化合物;エピコート1001、エピコート1002、エピコート1003、エピコート1004、エピコート1007、エピコート1009、エピコート1010、エピコート828(以上、ジャパンエポキシレジン(株)製)等のビスフェノールA型エポキシ化合物;エピコート807(ジャパンエポキシレジン(株)製)等のビスフェノールF型エポキシ化合物;エピコート152、エピコート154(以上、ジャパンエポキシレジン(株)製)、EPPN201、EPPN202(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化合物;ECON-102、ECON-103S、ECON-104S、ECON-1020、ECON-1025、ECON-1027(以上、日本化薬(株)製)、エピコート180S75(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化合物;V8000-C7(DIC(株)製)等のナフタレン型エポキシ化合物;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、アラルダイトCY-192、アラルダイトCY-184(以上、BASF社製)、エピクロン200、エピクロン400(以上、DIC(株)製)、エピコート871、エピコート872(以上、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化合物;デナコールEX-611、デナコールEX-612、デナコールEX-614、デナコールEX-622、デナコールEX-411、デナコールEX-512、デナコールEX-522、デナコールEX-421、デナコールEX-313、デナコールEX-314、デナコールEX-312(以上、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化合物が挙げられる。
 アミノ基の水素原子がメチロール基、アルコキシメチル基又はその両方で置換された基を有する、メラミン誘導体、ベンゾグアナミン誘導体又はグリコールウリルとしては、トリアジン環1個当たりメトキシメチル基が平均3.7個置換されているMX-750、トリアジン環1個当たりメトキシメチル基が平均5.8個置換されているMW-30(以上、(株)三和ケミカル製);サイメル300、サイメル301、サイメル303、サイメル350、サイメル370、サイメル771、サイメル325、サイメル327、サイメル703、サイメル712等のメトキシメチル化メラミン;サイメル235、サイメル236、サイメル238、サイメル212、サイメル253、サイメル254等のメトキシメチル化ブトキシメチル化メラミン;サイメル506、サイメル508等のブトキシメチル化メラミン;サイメル1141のようなカルボキシル基含有メトキシメチル化イソブトキシメチル化メラミン;サイメル1123のようなメトキシメチル化エトキシメチル化ベンゾグアナミン;サイメル1123-10のようなメトキシメチル化ブトキシメチル化ベンゾグアナミン;サイメル1128のようなブトキシメチル化ベンゾグアナミン;サイメル1125-80のようなカルボキシル基含有メトキシメチル化エトキシメチル化ベンゾグアナミン;サイメル1170のようなブトキシメチル化グリコールウリル;サイメル1172のようなメチロール化グリコールウリル(以上、三井サイアナミッド(株)製)等が挙げられる。
 また、本発明のディスプレイ基板用樹脂組成物における架橋剤の含有量は特に限定されないが、樹脂組成物の保存安定性をより向上させる観点から、ポリアミック酸又はポリイミド100質量部に対して、20質量部以下が好ましく、本発明の樹脂組成物から得られる硬化膜が十分に低い線膨張係数を有するものとする観点から、15質量部以下がより好ましい。
[ワニス及び硬化膜]
 本発明のディスプレイ基板用樹脂組成物からなる硬化膜を形成する具体的な方法としては、まず、樹脂組成物を溶剤に溶解又は分散してワニスの形態(膜形成材料)とし、該ワニスを基板上にキャストコート法、スピンコート法、ブレードコート法、ディップコート法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法、インクジェット法、印刷法(凸版、凹版、平版、スクリーン印刷等)等によって塗布して塗膜を得る。そして得られた塗膜を、ホットプレート、オーブン等で焼成することにより硬化膜が形成される。焼成温度としては、通常100乃至500℃、好ましくは100乃至400℃である。
 また前記基板としては、例えば、プラスチック(ポリカーボネート、ポリメタクリレート、ポリスチレン、ポリエステル、ポリオレフィン、エポキシ、メラミン、トリアセチルセルロース、ABS、AS、ノルボルネン系樹脂等)、金属、木材、紙、ガラス、スレート等を挙げることができる。
 前記ワニスの形態において使用する溶剤としては、ディスプレイ基板用樹脂組成物を溶解させるものであれば特に限定されないが、例えば、上記ポリアミック酸の生成反応において使用される溶剤等が挙げられる。これら溶剤は単独で又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 また上記溶剤に樹脂組成物を溶解又は分散させる濃度は任意であるが、ディスプレイ基板用樹脂組成物と溶剤の総質量(合計質量)に対して、ディスプレイ基板用樹脂組成物の濃度は5乃至40質量%であり、樹脂組成物の保存安定性をより向上させる観点から好ましくは10乃至20質量%であり、樹脂組成物をより均一に塗布させる観点からより好ましくは10乃至15質量%である。
 ディスプレイ基板用樹脂組成物から形成される硬化膜の厚さは特に限定されないが、通常1乃至50μm、好ましくは5乃至40μmである。
 また、本発明は、下記式(1)で表される構造単位及び式(3)で表される構造単位を含むポリアミック酸を提供し、式(2)で表される構造単位及び式(4)で表される構造単位を含むポリイミドを提供する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
 上記式(1)乃至式(4)中、X、Y、Y、n及びmの好ましい具体例は、前記ディスプレイ基板用樹脂組成物に記載されたX、Y、Y、n及びmの具体例と同じである。
 また、本発明は、更に式(9)で表される構造単位を含むポリアミック酸、又は式(10)で表される構造単位を含むポリイミドを提供する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
[式(9)及び式(10)中、
 Xは芳香族基と2つ以上のカルボニル基を有する4価の有機基を表し、
 Yはエーテル結合を有する2価の基を表し、
 lは自然数を表す。]
 また、本発明は、前記ポリアミック酸と架橋剤とを含む組成物を提供し、前記ポリイミドと架橋剤とを含む組成物を提供する。
 架橋剤の好ましい具体例は、前記ディスプレイ基板用樹脂組成物に記載された架橋剤の具体例と同じである。
 また、本発明は、前記組成物が少なくとも1種の溶剤に溶解しているワニスを提供する。溶剤の好ましい具体例は、前記ディスプレイ基板用樹脂組成物が少なくとも1種の溶剤に溶解しているワニスに記載された溶剤の具体例と同じである。
 また、本発明は、前記ワニスを用いて230℃以上で焼成することにより得られる硬化膜を提供する。硬化膜の作製方法は、前記ディスプレイ基板用樹脂組成物が少なくとも1種の溶剤に溶解しているワニスを用いて230℃以上で焼成することにより得られる硬化膜と同じである。
 以下、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
[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。
<酸二無水物>
PMDA:ピロメリット酸無水物
BP-TME:4,4-ビフェニルビス(トリメリット酸モノエステル酸無水物)(下記式(15))
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
<ジアミン>
PDA:p-フェニレンジアミン
FDA:9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン
ODA:4,4’-ジアミノジフェニルエーテル
BAPB:4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル
<溶剤>
NMP:N-メチルピロリドン
[数平均分子量及び重量平均分子量の測定]
 ポリマーの重量平均分子量(以下、Mwと略す。)と分子量分布は、日本分光(株)製GPC装置(Shodex[登録商標]カラムSB803HQ及びSB804HQ)を用い、溶出溶媒としてジメチルホルムアミドを流量0.9mL/分、カラム温度40℃の条件で測定した。なお、Mwはポリスチレン換算値とした。
(ポリアミック酸およびディスプレイ基板用樹脂組成物(ワニス)の合成)
<実施例1>
 PDA 0.357g(0.0033モル)とFDA 0.288g(0.00083モル)をNMP 17.8gに溶解し、BP-TME 1.10g(0.0021モル)とPMDA 0.451g(0.0021モル)を添加した後、窒素雰囲気下、23℃で24時間反応させた。得られたポリマーのMwは75,700、分子量分布は2.9であった。この溶液をディスプレイ基板用樹脂組成物とした。
<実施例2>
 PDA 0.246g(0.0023モル)とFDA 0.528g(0.0015モル)をNMP 17.8gに溶解し、BP-TME 1.01g(0.0019モル)とPMDA 0.413g(0.0019モル)を添加した後、窒素雰囲気下、23℃で24時間反応させた。得られたポリマーのMwは88,600、分子量分布は3.1であった。この溶液をディスプレイ基板用樹脂組成物とした。
<実施例3>
 PDA 0.466g(0.0043モル)とFDA 0.188g(0.0005モル)とODA 0.108g(0.0005モル)をNMP 18.0gに溶解し、BP-TME 0.144g(0.0003モル)とPMDA 1.09g(0.0050モル)を添加した後、窒素雰囲気下、23℃で24時間反応させた。得られたポリマーのMwは65,800、分子量分布は2.2であった。この溶液をディスプレイ基板用樹脂組成物とした。
<実施例4>
 PDA 0.296g(0.0027モル)とFDA 0.318g(0.0009モル)とBAPB 0.337g(0.0009モル)をNMP 18.0gに溶解し、BP-TME 0.122g(0.0002モル)とPMDA 0.927g(0.0042モル)を添加した後、窒素雰囲気下、23℃で24時間反応させた。得られたポリマーのMwは64,200、分子量分布は2.5であった。この溶液をディスプレイ基板用樹脂組成物とした。
<実施例5>
 PDA 0.446g(0.0041モル)とFDA 0.180g(0.0005モル)とBAPB 0.190g(0.0005モル)をNMP 18.0gに溶解し、BP-TME 0.138g(0.0003モル)とPMDA 1.05g(0.0048モル)を添加した後、窒素雰囲気下、23℃で24時間反応させた。得られたポリマーのMwは102,000、分子量分布は2.7であった。この溶液をディスプレイ基板用樹脂組成物とした。
<実施例6>
 PDA 0.537g(0.0050モル)とFDA 0.0961g(0.0003モル)とBAPB 0.102g(0.0003モル)をNMP 18.0gに溶解し、BP-TME 0.147g(0.0003モル)とPMDA 1.12g(0.0051モル)を添加した後、窒素雰囲気下、23℃で24時間反応させた。得られたポリマーのMwは82,900、分子量分布は2.6であった。この溶液をディスプレイ基板用樹脂組成物とした。
<比較例1>
 PDA 0.491g(0.0045モル)をNMP 17.8gに溶解し、BP-TME 1.21g(0.0023モル)とPMDA 0.495g(0.0023モル)を添加した後、窒素雰囲気下、23℃で24時間反応させた。得られたポリマーのMwは84,000、分子量分布は2.7であった。この溶液をディスプレイ基板用樹脂組成物とした。
(耐熱性評価)
 実施例1乃至6および比較例1より得られたディスプレイ基板用樹脂組成物をドクターブレードでガラス基板上に塗布し、実施例1乃至2および比較例1は120℃で10分間、続いて240℃で10分間、続いて300℃で30分間ベークを行い、実施例3乃至6は120℃で30分間、続いて150℃で30分間、続いて180℃で30分間、続いて210℃で30分間、続いて240℃で30分間、続いて300℃で20分間、続いて400℃で60分間、窒素雰囲気下でベークを行って得られた膜の耐熱性について、TG-DTA(ブルカーエイエックスエス社製、TG/DTA2000SA)にて、50℃から500℃まで10℃/分で昇温し5質量%の質量減少を生ずる温度から評価した。結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000033
 表1より実施例1および実施例3乃至6より得られたディスプレイ基板用樹脂組成物を用いて作製した膜は、比較例1より高い耐熱性を示した。
(自己支持性評価)
 実施例1乃至6および比較例1より得られたディスプレイ基板用樹脂組成物をドクターブレードでガラス基板上に塗布し、実施例1乃至2および比較例1は120℃で10分間、続いて240℃で10分間、続いて300℃で30分間ベークを行い、実施例3乃至6は120℃で30分間、続いて150℃で30分間、続いて180℃で30分間、続いて210℃で30分間、続いて240℃で30分間、続いて300℃で20分間、続いて400℃で60分間、窒素雰囲気下でベークを行って得られた膜について、ガラス基板から当該膜を剥離する際、および剥離したフィルムを手で曲げたり引っ張ったりしたときのフィルムの壊れやすさ(クラック、ひび、破れなど)を目視で確認することにより自己支持性を評価した。その結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000034
 表2より比較例1は剛直性が高くなり、フィルムが脆く、ガラス基板から剥離する際にフィルムにクラック、破れが生じ、また剥離したフィルムも割れやすいため、ディスプレイ基板として膜強度が不十分であった。これに対し、実施例1乃至6より得られたディスプレイ基板用樹脂組成物を用いて作製した膜は、ガラス基板から剥離する際にフィルムにクラック、破れが生じにくく、また、剥離したフィルムも割れにくく膜強度が十分高く、厚さ11μm乃至15μmの均一な自己支持性を有する膜を形成することができた。
(線膨張係数評価)
 実施例1乃至6および比較例1より得られたディスプレイ基板用樹脂組成物をドクターブレードでガラス基板上に塗布し、実施例1乃至2および比較例1は120℃で10分間、続いて240℃で10分間、続いて300℃で30分間ベークを行い、実施例3乃至6は120℃で30分間、続いて150℃で30分間、続いて180℃で30分間、続いて210℃で30分間、続いて240℃で30分間、続いて300℃で20分間、続いて400℃で60分間、窒素雰囲気下でベークを行って得られた膜について、TMA-60(島津製作所社製)を用いて、50℃から400℃まで10℃/分の条件で昇温して線膨張係数を測定した。なお、線膨張係数は低温(50℃~250℃)側と高温(250℃~400℃)側の係数で示した。その結果を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000035
 表3より実施例1乃至6より得られたディスプレイ基板用樹脂組成物を用いて作製した膜は、ディスプレイ基板として適度な線膨張係数を示した。これに対し、比較例1は自己支持膜が得られないため測定できなかった。

Claims (29)

  1. 下記式(1)で表される構造単位及び式(3)で表される構造単位を含むポリアミック酸又は下記式(2)で表される構造単位及び式(4)で表される構造単位を含むポリイミドを含有するディスプレイ基板用樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    [式(1)乃至式(4)中、
     Xは芳香族基と2つ以上のカルボニル基を有する4価の有機基を表し、
     Yは2価の芳香族基又は脂肪族基を表し、
     Yはフルオレン骨格を有する2価の芳香族基を表し、
     n及びmは自然数を表す。]
  2. 前記Yが下記式(5)で表される基を表す、請求項1に記載のディスプレイ基板用樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (式中、
     R乃至Rは、それぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1乃至10のアルキル基、炭素原子数1乃至10のハロアルキル基、炭素原子数1乃至10のアルコキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ホルミル基、シアノ基、カルボキシル基、Wで置換されていてもよいフェニル基、Wで置換されていてもよいナフチル基、Wで置換されていてもよいチエニル基又はWで置換されていてもよいフリル基を表し、
     Wは、炭素原子数1乃至10のアルキル基、炭素原子数1乃至10のハロアルキル基、炭素原子数1乃至10のアルコキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ホルミル基、シアノ基又はカルボキシル基を表す。なお、○は結合手を表す。)
  3. 前記Yが下記式(5a)で表される、請求項3に記載のディスプレイ基板用樹脂組成物。  
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    (式中、○は結合手を表す。)
  4. 前記Yが下記式(6)で表される、請求項1乃至請求項4のうちいずれか1項に記載のディスプレイ基板用樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    (式中、
     R乃至R11は、それぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1乃至10のアルキル基、炭素原子数1乃至10のハロアルキル基、炭素原子数1乃至10のアルコキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ホルミル基、シアノ基、カルボキシル基、Wで置換されていてもよいフェニル基、Wで置換されていてもよいナフチル基、Wで置換されていてもよいチエニル基又はWで置換されていてもよいフリル基を表し、
     Wは、炭素原子数1乃至10のアルキル基、炭素原子数1乃至10のハロアルキル基、炭素原子数1乃至10のアルコキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ホルミル基、シアノ基又はカルボキシル基を表し、
     qは1又は2の整数を表す。なお、○は結合手を表す。)
  5. 前記式(6)で表される2価の芳香族基がフェニレンジアミンから誘導されたものである、請求項4に記載のディスプレイ基板用樹脂組成物。
  6. 前記R乃至R11が水素原子を表す、請求項5に記載のディスプレイ基板用樹脂組成物。
  7. 前記Xは下記式(7)で表される基、式(8)で表される基又はこれら双方の基を表す、請求項1乃至請求項6のうちいずれか1項に記載のディスプレイ基板用樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
    (式(7)及び式(8)中、
     R12乃至R23は、それぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1乃至10のアルキル基、炭素原子数1乃至10のハロアルキル基、炭素原子数1乃至10のアルコキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ホルミル基、シアノ基、カルボキシル基、Wで置換されていてもよいフェニル基、Wで置換されていてもよいナフチル基、Wで置換されていてもよいチエニル基又はWで置換されていてもよいフリル基を表し、
     Wは、炭素原子数1乃至10のアルキル基、炭素原子数1乃至10のハロアルキル基、炭素原子数1乃至10のアルコキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ホルミル基、シアノ基又はカルボキシル基を表し、
     Z1及びZは、それぞれ独立して、-NH-、-NZ-又は酸素原子を表し、
     Zは、炭素原子数1乃至10のアルキル基を表し、
     pは1又は2の整数を表す。なお、○は結合手を表す。)
  8. 前記pが2の整数を表す、請求項7に記載のディスプレイ基板用樹脂組成物。
  9. 前記R12乃至R23が水素原子を表す、請求項8に記載のディスプレイ基板用樹脂組成物。
  10.  前記ポリアミック酸が更に式(9)で表される構造単位を含む、請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載のディスプレイ基板用樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
    [式(9)中、
     Xは芳香族基と2つ以上のカルボニル基を有する4価の有機基を表し、
     Yはエーテル結合を有する2価の基を表し、
     lは自然数を表す。]
  11.  前記ポリイミドが更に式(10)で表される構造単位を含む、請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載のディスプレイ基板用樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
    [式(10)中、
     Xは芳香族基と2つ以上のカルボニル基を有する4価の有機基を表し、
     Yはエーテル結合を有する2価の基を表し、
     lは自然数を表す。]
  12. 前記式(1)中のnと前記式(3)中のmとがn/(n+m)≧60%の関係である、請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載のディスプレイ基板用樹脂組成物。
  13. 前記式(2)中のnと前記式(4)中のmとがn/(n+m)≧60%の関係である、請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載のディスプレイ基板用樹脂組成物。
  14. さらに架橋剤を含む、請求項1乃至請求項13のいずれか1項に記載のディスプレイ基板用樹脂組成物。
  15. 前記架橋剤が2つ以上のエポキシ基を有する化合物である、請求項14に記載のディスプレイ基板用樹脂組成物。
  16. 前記架橋剤が芳香族基を有する化合物である、請求項15に記載のディスプレイ基板用樹脂組成物。
  17. 前記架橋剤が6つ以下のエポキシ基を有する化合物であって、かつ該化合物はエポキシ基と芳香族基とを結合する炭素原子数1乃至10のアルキル基を有する、請求項16に記載のディスプレイ基板用樹脂組成物。
  18. 前記ポリアミック酸又はポリイミド100質量部に対して、前記架橋剤が20質量部以下である、請求項14乃至請求項17のうちいずれか1項に記載のディスプレイ基板用樹脂組成物。
  19. 請求項1乃至請求項18のいずれか1項に記載のディスプレイ基板用樹脂組成物が少なくとも1種の溶剤に溶解していることを特徴とする、ワニス。
  20. 請求項19に記載のワニスを用いて230℃以上で焼成することにより得られる、硬化膜。
  21. 基板上に請求項20に記載の硬化膜からなる層を少なくとも一層備える、構造体。
  22. 下記式(1)で表される構造単位及び式(3)で表される構造単位を含むポリアミック酸。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
    [式(1)及び式(3)中、
     Xは芳香族基と2つ以上のカルボニル基を有する4価の有機基を表し、
     Yは2価の芳香族基又は脂肪族基を表し、
     Yはフルオレン骨格を有する2価の芳香族基を表し、
     n及びmは自然数を表す。]
  23. 更に式(9)で表される構造単位を含む請求項22に記載のポリアミック酸。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
    [式(9)中、
     Xは芳香族基と2つ以上のカルボニル基を有する4価の有機基を表し、
     Yはエーテル結合を有する2価の基を表し、
     lは自然数を表す。]
  24. 下記式(2)で表される構造単位及び式(4)で表される構造単位を含むポリイミド。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
    [式(2)及び式(4)中、
     Xは芳香族基と2つ以上のカルボニル基を有する4価の有機基を表し、
     Yは2価の芳香族基又は脂肪族基を表し、
     Yはフルオレン骨格を有する2価の芳香族基を表し、
     n及びmは自然数を表す。]
  25. 更に式(10)で表される構造単位を含む請求項24に記載のポリイミド。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
    [式(10)中、
     Xは芳香族基と2つ以上のカルボニル基を有する4価の有機基を表し、
     Yはエーテル結合を有する2価の基を表し、
     lは自然数を表す。]
  26. 請求項22又は請求項23に記載のポリアミック酸と架橋剤とを含む組成物。
  27. 請求項24又は請求項25に記載のポリイミドと架橋剤とを含む組成物。
  28. 請求項26又は請求項27に記載の組成物が少なくとも1種の溶剤に溶解していることを特徴とする、ワニス。
  29. 請求項28に記載のワニスを用いて230℃以上で焼成することにより得られる、硬化膜。
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