KR101319206B1 - 액정 배향제 및 액정 표시 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 인쇄시의 환경 온도가 변화된 경우라도 양호한 도막 균일성을 나타내는 액정 배향제를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 인쇄시의 크레이터링을 감소시켜 양호한 도포 균일성을 나타내는 액정 배향제를 제공할 수 있다.
인쇄, 도막 균일성, 액정 배향제, 크레이터링, 액정 배향막

Description

액정 배향제 및 액정 표시 소자 {LIQUID CRYSTAL ALIGNING AGENT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정 배향제에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 액정 배향성이 양호한 액정 배향막을 형성할 수 있는 액정 배향제에 관한 것이다.
종래, 투명 도전막을 통해 액정 배향막이 표면에 형성되어 있는 2장의 기판 사이에 양의 유전 이방성을 갖는 네마틱형 액정층을 형성하여 샌드위치 구조의 셀로 하고, 상기 액정 분자의 장축이 한쪽 기판으로부터 다른쪽 기판을 향하여 연속적으로 90도 비틀어지도록 한 TN(Twisted Nematic)형 액정 셀을 갖는 TN형 액정 표시 소자가 알려져 있다. 이 TN형 액정 표시 소자 등의 액정 표시 소자에서의 액정의 배향은, 통상적으로 러빙 처리에 의해 액정 분자의 배향능이 부여된 액정 배향막에 의해 실현된다. 여기서, 액정 표시 소자를 구성하는 액정 배향막의 재료로서는, 종래부터 폴리이미드, 폴리아미드 및 폴리에스테르 등의 수지가 알려져 있다. 특히 폴리이미드는 내열성, 액정과의 친화성, 기계적 강도 등이 우수하기 때문에 많은 액정 표시 소자에 사용되고 있다.
또한, ITO 상에 돌기를 형성하여 액정의 배향 방향을 제어하는, MVA 방식이 라고 불리우는 수직 배향형 액정 표시 소자가 제안되어 있다. MVA 방식의 액정 표시 소자는 시야각, 콘트라스트 등이 우수하고, 액정 배향막의 형성에 있어서 러빙 처리를 행하지 않아도 되는 등, 제조 공정면에서도 우수하다. MVA 방식에 바람직한 액정 배향막으로서는 수직 배향성이 우수하고, 액정 표시 소자의 잔상 소거 시간이 짧은 것 등의 성능이 요구되고 있다.
또한, 최근에는 신규한 액정 표시 소자의 개발도 활발하여, 그 중 하나로서 액정을 구동하기 위한 2개의 전극을 한쪽 기판에 빗살 모양으로 배치하고, 기판면에 평행한 전계를 발생시켜 액정 분자를 조절하는 횡전계형 액정 표시 소자를 들 수 있다. 이 소자는 일반적으로 인 플레인 스위칭형(IPS형)이라고 불리우며, 광시야각 특성이 우수하다고 알려져 있다. 또한, 최근에는 광학 보상 필름을 사용하여 광시야각 특성을 더 향상시킴으로써, 계조 반전이나 색조 변화가 없는 브라운관에도 필적하는 광시야각을 얻을 수 있는 것이 큰 특징이 되고 있다.
그러나, 종래 알려져 있는 폴리아믹산이나 그의 탈수 폐환한 이미드화 중합체를 함유하는 액정 배향제를 도포하여 얻어지는 액정 배향막을 사용하여 액정 표시 소자를 제조한 경우, 인쇄시의 환경 온도 등의 변화에 의해 막 두께 불균일이 생겨 액정 표시 소자의 표시 특성에 악영향을 미친다는 문제를 갖고 있었다. 또한, 용제의 폴리이미드에 대한 용해성이 불량한 경우에는, 인쇄시에 크레이터링을 일으켜 부분적인 액정 배향 불량을 일으킨다는 문제를 갖고 있었다.
본 발명의 목적은, 인쇄시의 환경 온도가 변화된 경우라도 양호한 도막 균일 성을 나타내는 액정 배향제를 제공하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적은, 인쇄시의 크레이터링을 감소시켜 양호한 도포 균일성을 나타내는 액정 배향제를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적 및 이점은, 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다.
<과제를 해결하기 위한 수단>
본 발명에 따르면, 본 발명의 상기 목적 및 이점은 (1) 테트라카르복실산 이무수물과 디아민 화합물을 반응시켜 얻어지는 폴리아믹산, 폴리아믹산을 탈수 폐환하여 얻어지는 구조를 갖는 이미드화 중합체 또는 폴리아믹산과 이미드화 중합체의 혼합물을 포함하는 액정 배향제이며, (2) 하기 화학식 1로 표시되는 아미드계 용제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 용제를 함유하여 이루어지는 용액인 것을 특징으로 하는 액정 배향제에 의해 달성된다.
Figure 112007022320325-pat00001
식 중, R1은 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타내고, R2는 탄소수 1 내지 8의 알킬기, 벤질기 또는 페네틸기이다.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
이하, 본 발명에 대하여 그 상세한 것을 설명한다.
<폴리아믹산>
본 발명의 액정 배향제를 구성하는 폴리아믹산은, 테트라카르복실산 이무수물과 디아민 화합물을 반응시킴으로써 얻어진다.
<테트라카르복실산 이무수물>
이러한 폴리아믹산의 합성 반응에 사용되는 테트라카르복실산 이무수물로서는 부탄 테트라카르복실산 이무수물, 1,2,3,4-시클로부탄 테트라카르복실산 이무수물, 1,3-디메틸-1,2,3,4-시클로부탄 테트라카르복실산 이무수물, 1,2,3,4-시클로펜탄 테트라카르복실산 이무수물, 2,3,5-트리카르복시시클로펜틸아세트산 이무수물, 5-(2,5-디옥소테트라히드로푸랄)-3-메틸-3-시클로헥센-1,2-디카르복실산 이무수물, 1,3,3a,4,5,9b-헥사히드로-5-(테트라히드로-2,5-디옥소-3-푸라닐)-나프토[1,2-c]푸란-1,3-디온, 1,3,3a,4,5,9b-헥사히드로-8-메틸-5-(테트라히드로-2,5-디옥소-3-푸라닐)-나프토[1,2-c]푸란-1,3-디온, 1,3,3a,4,5,9b-헥사히드로-5,8-디메틸-5-(테트라히드로-2,5-디옥소-3-푸라닐)-나프토[1,2-c]푸란-1,3-디온, 비시클로[2.2.2]-옥토-7-엔-2,3,5,6-테트라카르복실산 이무수물, 피로멜리트산 이무수물, 시스-3,7-디부틸시클로옥타-1,5-디엔-1,2,5,6-테트라카르복실산 이무수물, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르복실산 이무수물, 3,3',4,4'-비페닐술폰테트라카르복실산 이무수물, 1,4,5,8-나프탈렌 테트라카르복실산 이무수물 및 3,5,6-트리카르보닐-2-카르복시노르보르난-2:3,5:6-디무수물, 3-옥사비시클로[3.2.1]옥탄-2,4-디온-6-스피로-3'-(테트라히드로푸란-2',5'-디온)이 사용된다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 이들 테트라카르복실산 이무수물을 사용하면, 특히 양호한 액정 배향성을 나타내는 액정 배향제가 얻어진다.
본 발명에서는, 상기 테트라카르복실산 이무수물과 함께, 필요에 따라 그 밖의 테트라카르복실산 이무수물을 병용할 수 있다. 이러한 다른 테트라카르복실산 이무수물로서는, 예를 들면 1,2-디메틸-1,2,3,4-시클로부탄 테트라카르복실산 이무수물, 1,3-디클로로-1,2,3,4-시클로부탄 테트라카르복실산 이무수물, 1,2,3,4-테트라메틸-1,2,3,4-시클로부탄 테트라카르복실산 이무수물, 1,2,4,5-시클로헥산 테트라카르복실산 이무수물, 3,3',4,4'-디시클로헥실 테트라카르복실산 이무수물, 3,5,6-트리카르복시노르보르난-2-아세트산 이무수물, 2,3,4,5-테트라히드로푸란 테트라카르복실산 이무수물, 1,3,3a,4,5,9b-헥사히드로-5-메틸-5(테트라히드로-2,5-디옥소-3-푸라닐)-나프토[1,2-c]-푸란-1,3-디온, 1,3,3a,4,5,9b-헥사히드로-5-에틸-5(테트라히드로-2,5-디옥소-3-푸라닐)-나프토[1,2-c]-푸란-1,3-디온, 1,3,3a,4,5,9b-헥사히드로-7-메틸-5(테트라히드로-2,5-디옥소-3-푸라닐)-나프토[1,2-c]-푸란-1,3-디온, 1,3,3a,4,5,9b-헥사히드로-7-에틸-5(테트라히드로-2,5-디옥소-3-푸라닐)-나프토[1,2-c]-푸란-1,3-디온, 1,3,3a,4,5,9b-헥사히드로-8-에틸-5(테트라히드로-2,5-디옥소-3-푸라닐)-나프토[1,2-c]-푸란-1,3-디온, 하기 화학식 I 및 II로 표시되는 화합물 등의 지방족 및 지환식 테트라카르복실산 이무수물;
<화학식 I>
Figure 112007022320325-pat00002
(I)
<화학식 II>
Figure 112007022320325-pat00003
(II)
식 중, R1 및 R3은 방향환을 갖는 2가 유기기를 나타내고, R2 및 R4는 수소 원자 또는 알킬기를 나타내며, 복수개 존재하는 R2 및 R4는 각각 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.
2,3,6,7-나프탈렌 테트라카르복실산 이무수물, 3,3',4,4'-디메틸디페닐실란 테트라카르복실산 이무수물, 3,3',4,4'-테트라페닐실란 테트라카르복실산 이무수물, 3,3',4,4'-비페닐 테트라카르복실산 이무수물, 3,3',4,4'-비페닐에테르 테트라카르복실산 이무수물, 2,3,4,5-푸란 테트라카르복실산 이무수물, 3-트리플루오로메틸 피로멜리트산 이무수물, 4,4'-비스(3,4-디카르복시페녹시)디페닐술피드 이무수물, 4,4'-비스(3,4-디카르복시페녹시)디페닐술폰 이무수물, 4,4'-비스(3,4-디카르복시페녹시)디페닐프로판 이무수물, 비스(프탈산)페닐포스핀옥시드 이무수물, p-페닐렌-비스(트리페닐프탈산) 이무수물, m-페닐렌-비스(트리페닐프탈산) 이무수물, 비스(트리페닐프탈산)-4,4'-디페닐에테르 이무수물, 비스(트리페닐프탈산)-4,4'-디페닐메탄 이무수물, 에틸렌글리콜-비스(안히드로트리멜리테이트), 프로필렌글리콜-비스(안히드로트리멜리테이트), 1,4-부탄디올-비스(안히드로트리멜리테이트), 1,6-헥산디올-비스(안히드로트리멜리테이트), 1,8-옥탄디올-비스(안히드로트리멜리테이트), 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판-비스(안히드로트리멜리테이트), 하기 화학식 (1) 내지 (4)로 표시되는 화합물 등의 방향족 테트라카르복실산 이무수물을 들 수 있다.
Figure 112007022320325-pat00004
Figure 112007022320325-pat00005
이들 다른 테트라카르복실산 이무수물 중 1,2-디메틸-1,2,3,4-시클로부탄 테 트라카르복실산 이무수물, 1,3-디클로로-1,2,3,4-시클로부탄 테트라카르복실산 이무수물, 1,2,3,4-테트라메틸-1,2,3,4-시클로부탄 테트라카르복실산 이무수물, 1,2,4,5-시클로헥산 테트라카르복실산 이무수물, 1,3,3a,4,5,9b-헥사히드로-5-메틸-5(테트라히드로-2,5-디옥소-3-푸라닐)-나프토[1,2-c]-푸란-1,3-디온, 1,3,3a,4,5,9b-헥사히드로-5-에틸-5(테트라히드로-2,5-디옥소-3-푸라닐)-나프토[1,2-c]-푸란-1,3-디온, 1,3,3a,4,5,9b-헥사히드로-7-메틸-5(테트라히드로-2,5-디옥소-3-푸라닐)-나프토[1,2-c]-푸란-1,3-디온, 1,3,3a,4,5,9b-헥사히드로-7-에틸-5(테트라히드로-2,5-디옥소-3-푸라닐)-나프토[1,2-c]-푸란-1,3-디온, 1,3,3a,4,5,9b-헥사히드로-8-에틸-5(테트라히드로-2,5-디옥소-3-푸라닐)-나프토[1,2-c]-푸란-1,3-디온, 상기 화학식 I로 표시되는 화합물 중 하기 화학식 (5) 내지 (7)로 표시되는 화합물 등의 지환식 테트라카르복실산 이무수물 및 상기 화학식 II로 표시되는 화합물 중 하기 화학식 (8)로 표시되는 화합물 등의 지환식 테트라카르복실산 이무수물이 양호한 액정 배향성을 나타낸다는 점에서 바람직하다. 이들 다른 테트라카르복실산 이무수물은 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용된다.
Figure 112007022320325-pat00006
Figure 112007022320325-pat00007
이러한 다른 테트라카르복실산 이무수물은, 상기한 본 발명의 필수 테트라카르복실산 이무수물 1 몰에 대하여 바람직하게는 0 내지 1 몰％로 사용된다.
<디아민 화합물>
폴리아믹산의 합성에 사용되는 디아민 화합물로서는 p-페닐렌디아민, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 4,4'-디아미노디페닐술피드, 1,5-디아미노나프탈렌, 2,7-디아미노플루오렌, 4,4'-디아미노디페닐에테르, 2,2'-디메틸-4,4'-디아미노비페닐, 2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]프로판, 9,9-비스(4-아미노페닐)플루오렌, 2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]헥사플루오로프로판, 2,2-비스(4-아미노페닐)헥사플루오로프로판, 4,4'-(m-페닐렌이소프로필리덴)비스아닐린, 4,4'-(p-페닐렌디이소프로필리덴)비스아닐린, 1,4-시클로헥산디아민, 4,4'-비스(4-아미노페녹시)비페닐, 2,6-디아미노피리딘, 3,4-디아미노피리딘, 2,4-디아미노피리미딘, 3,6-디아미노아크리딘, 4,4'-메틸렌 비스(시클로헥실아민) 및 1,4-비스(4-아미노페녹시)벤젠이 사용된다. 이것은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용된다.
본 발명에서는, 상기 디아민 화합물과 함께, 필요에 따라 그 밖의 디아민 화합물을 병용할 수 있다.
이러한 다른 디아민 화합물로서는, 예를 들면 m-페닐렌디아민, 4,4'-디아미노디페닐에탄, 4,4'-디아미노디페닐술폰, 3,3'-디메틸-4,4'-디아미노비페닐, 2,2'-디트리플루오로메틸-4,4'-디아미노비페닐, 4,4'-디아미노벤즈아닐리드, 3,3-디메틸-4,4'-디아미노비페닐, 5-아미노-1-(4'-아미노페닐)-1,3,3-트리메틸인단, 6-아미노-1-(4'-아미노페닐)-1,3,3-트리메틸인단, 3,4'-디아미노디페닐에테르, 3,3'-디아미노벤조페논, 3,4'-디아미노벤조페논, 4,4'-디아미노벤조페논, 2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]술폰, 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 1,3-비스(3-아미노페녹시)벤젠, 9,9-비스(4-아미노페닐)-10-히드로안트라센, 4,4'-메틸렌-비스(2-클로로아닐린), 2,2'-디톨릴플루오로메틸-4,4'-디아미노디페닐, 2,2',5,5'-테트라클로로-4,4'-디아미노비페닐, 2,2'-디클로로-4,4'-디아미노-5,5'-디메톡시비페닐, 3,3'-디메톡시-4,4'-디아미노비페닐, 1,4,4'-(p-페닐렌이소프로필리덴)비스아닐린, 2,2'-비스[4-(4-아미노-2-트리플루오로메틸페녹시)페닐]헥사플루오로프로판, 4,4'-디아미노-2,2'-비스(트리플루오로메틸)비페닐, 4,4'-비스[(4-아미노-2-트리플루오로메틸)페녹시]-옥타플루오로비페닐, 4-(4'-트리플루오로메톡시벤조일옥시)시클로헥실-3,5-디아미노벤조에이트 등의 방향족 디아민;
1,3-비스(아미노메틸)시클로헥산, 1,3-프로판디아민, 테트라메틸렌디아민, 펜타메틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 헵타메틸렌디아민, 옥타메틸렌디아민, 노나메틸렌디아민, 4,4-디아미노헵타메틸렌디아민, 1,4-디아미노시클로헥산, 이소포론디아민, 테트라히드로디시클로펜타디에닐렌디아민, 헥사히드로-4,7-메타노인다닐렌 디메틸렌디아민, 트리시클로[6,2,1,02.7]-운데실렌디메틸디아민 등의 지방족 및 지환식 디아민;
2,3-디아미노피리딘, 2,6-디아미노피리딘, 5,6-디아미노-2,3-디시아노피라진, 5,6-디아미노-2,4-디히드록시피리미딘, 2,4-디아미노-6-디메틸아미노-1,3,5-트리아진, 1,4-비스(3-아미노프로필)피페라진, 2,4-디아미노-6-이소프로폭시-1,3,5-트리아진, 2,4-디아미노-6-메톡시-1,3,5-트리아진, 2,4-디아미노-6-페닐-1,3,5-트리아진, 2,4-디아미노-6-메틸-s-트리아진, 2,4-디아미노-1,3,5-트리아진, 4,6-디아미노-2-비닐-s-트리아진, 2,4-디아미노-5-페닐티아졸, 3,5-디아미노-1,2,4-트리아졸, 2,6-디아미노푸린, 5,6-디아미노-1,3-디메틸우라실, 6,9-디아미노-2-에톡시아크리딘락테이트, 3,8-디아미노-6-페닐페난트리딘, 1,4-디아미노피페라진, 비스(4-아미노페닐)페닐아민 등의 분자 내에 2개의 1급 아미노기 및 상기 1급 아미노기 이외의 질소 원자를 갖는 디아민;
하기 화학식 (9) 내지 (13)으로 표시되는 화합물
Figure 112007022320325-pat00008
Figure 112007022320325-pat00009
식 중, y는 2 내지 12의 정수이고, z는 1 내지 5의 정수이다.
하기 화학식 III으로 표시되는 모노 치환 페닐렌디아민류; 하기 화학식 IV로 표시되는 디아미노오르가노실록산;
<화학식 III>
Figure 112007022320325-pat00010
(III)
<화학식 IV>
Figure 112007022320325-pat00011
(IV)
식 중, X는 -O-, -COO-, -OCO-, -NHCO-, -CONH- 및 -CO-로부터 선택되는 2가 유기기를 나타내고, R5는 스테로이드 골격, 탄소수 10 내지 20의 알킬기 또는 불소기를 갖는 1가 유기기를 나타내고, R6은 탄소수 1 내지 12의 탄화수소기를 나타내며, 복수개 존재하는 R6은 각각 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있으며, p는 1 내지 3의 정수이고, q는 1 내지 20의 정수이다.
상기 화학식 III으로 표시되는 디아민의 구체예로서는, 예를 들면 도데카녹시-2,4-디아미노벤젠, 펜타데카녹시-2,4-디아미노벤젠, 헥사데카녹시-2,4-디아미노벤젠, 옥타데카녹시-2,4-디아미노벤젠, 하기 화학식 (14) 내지 (18)로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
Figure 112007022320325-pat00012
상기 화학식에 있어서, X 및 Y로 표시되는 2가 유기기는 -O-, -COO-, -OCO-, -NHCO-, -CONH-, -CO-, 메틸렌기, 탄소수 2 내지 6의 알킬렌기 또는 페닐렌기이다.
이들 디아민 화합물은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
이들 다른 디아민 화합물 중, m-페닐렌디아민, 4,4'-디아미노디페닐에탄, 4,4'-디아미노디페닐술폰, 3,3'-디메틸-4,4'-디아미노비페닐, 4,4'-디아미노벤즈아닐리드, 3,3-디메틸-4,4'-디아미노비페닐, 3,3'-디아미노벤조페논, 3,4'-디아미노벤조페논, 4,4'-디아미노벤조페논, 4,4'-(p-페닐렌이소프로필리덴)비스아닐린, 1,4-디아미노시클로헥산, 4-(4'-트리플루오로메톡시벤조일옥시)시클로헥실-3,5-디아미노벤조에이트, 1,3-비스(아미노메틸)시클로헥산, 1,3-프로판디아민, 테트라메틸렌디아민, 펜타메틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 상기 화학식 (9) 내지 (11)로 표시되는 화합물, 도데카녹시-2,4-디아미노벤젠, 펜타데카녹시-2,4-디아미노벤젠, 헥사데카녹시-2,4-디아미노벤젠, 옥타데카녹시-2,4-디아미노벤젠, 상기 화학식 (14) 내지 (18)로 표시되는 화합물이 양호한 액정 배향성을 나타낸다는 점에서 바람직하다.
이들 다른 디아민 화합물은, 상기한 본 발명의 필수 디아민 화합물 1 몰에 대하여 바람직하게는 0 내지 5 몰％로 사용된다.
폴리아믹산의 합성 반응에 사용되는 테트라카르복실산 이무수물과 디아민 화합물의 사용 비율은, 디아민 화합물에 포함되는 아미노기 1 당량에 대하여, 테트라카르복실산 이무수물에 포함되는 산 무수물기가 0.2 내지 2 당량이 되는 비율이 바람직하고, 0.3 내지 1.4 당량이 되는 비율이 더욱 바람직하다. 테트라카르복실산 이무수물에 포함되는 산 무수물기의 비율이 0.2 당량 미만인 경우 및 2 당량을 초과하는 경우의 어느 경우든 얻어지는 중합체의 분자량이 지나치게 작아져 액정 배향제의 도포성이 떨어지는 경우가 있다.
본 발명에서의 액정 배향제를 구성하는 폴리아믹산은, 테트라카르복실산 이 무수물과 디아민 화합물의 반응에 의해 합성된다. 폴리아믹산의 합성 반응은, 유기 용매 중에서 바람직하게는 0 내지 150 ℃, 보다 바람직하게는 0 내지 100 ℃의 온도 조건하에서 행해진다. 반응 온도가 0 ℃ 이하이면 화합물의 용제에 대한 용해성이 떨어지는 경우가 있고, 150 ℃를 초과하면 얻어지는 중합체의 분자량이 저하하는 경우가 있다.
폴리아믹산의 합성에 사용되는 유기 용매로서는 테트라카르복실산 이무수물, 디아민 화합물 및 반응에서 생성되는 폴리아믹산을 용해할 수 있는 것이라면 특별히 제한은 없으며, 예를 들면 γ-부티로락톤, N-메틸-2-피롤리돈, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 디메틸술폭시드, 테트라메틸요소, 헥사메틸포스포릴트리아미드, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논 등의 비양성자계 극성 용매; m-크레졸, 크실레놀, 페놀, 할로겐화 페놀 등의 페놀계 용매, 3-메톡시-N,N-디메틸프로판아미드, 3-부톡시-N,N-디메틸프로판아미드, 3-헥실옥시-N,N-디메틸프로판아미드 등의 아미드계 용제를 들 수 있다.
유기 용매의 사용량 (A)는, 반응 원료인 테트라카르복실산 이무수물과 디아민 화합물의 총량 (B)가, 반응 용액의 전량 (A+B)에 대하여 0.1 내지 30 중량％가 되는 양인 것이 바람직하다.
또한, 상기 유기 용매에는, 폴리아믹산의 빈용매인 알코올류, 케톤류, 에스테르류, 에테르류, 할로겐화 탄화수소류, 탄화수소류 등을, 생성되는 폴리아믹산이 석출되지 않는 범위에서 병용할 수 있다. 이러한 빈용매의 구체예로서는, 예를 들면 메틸알코올, 에틸알코올, 이소프로필알코올, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 프로 필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 트리에틸렌글리콜, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 아세트산 메틸, 아세트산 에틸, 아세트산 부틸, 옥살산 디에틸, 말론산 디에틸, 디에틸에테르, 에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 에틸렌글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌글리콜 디에틸에테르, 디에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜 모노에틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜 메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜 메틸에테르, 프로필렌글리콜 에틸에테르, 프로필렌글리콜 디메틸에테르, 프로필렌글리콜 디에틸에테르, 디프로필렌글리콜 메틸에테르, 디프로필렌글리콜 에틸에테르, 디프로필렌글리콜 디메틸에테르, 디프로필렌글리콜 디에틸에테르, 에틸렌글리콜 에틸에테르아세테이트, 4-히드록시-4-메틸-2-펜타논, 2-히드록시프로피온산 에틸, 락트산 에틸, 락트산 메틸, 락트산 부틸, 에톡시아세트산 에틸, 히드록시아세트산 에틸, 2-히드록시-3-메틸부탄산 메틸, 3-메톡시프로피온산 메틸, 3-메톡시프로피온산 에틸, 3-에톡시프로피온산 메틸, 3-메틸-3-메톡시부탄올, 3-에틸-3-메톡시부탄올, 2-메틸-2-메톡시부탄올, 2-에틸-2-메톡시부탄올, 3-메틸-3-에톡시부탄올, 3-에틸-3-에톡시부탄올, 2-메틸-2-에톡시부탄올, 2-에틸-2-에톡시부탄올, 테트라히드로푸란, 디클로로메탄, 1,2-디클로로에탄, 1,4-디클로로부탄, 트리클로로에탄, 클로로벤젠, o-디클로로벤젠, 헥산, 헵탄, 옥탄, 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등을 들 수 있다. 이들은 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
이상의 합성 반응에 의해, 폴리아믹산을 용해하여 이루어지는 중합체 용액이 얻어진다. 또한, 이 중합체 용액을 대량의 빈용매 중에 부어 석출물을 얻고, 이 석출물을 감압하에 건조함으로써 폴리아믹산을 얻을 수 있다. 또한, 이 폴리아믹산을 다시 유기 용매에 용해시키고, 이어서 빈용매로 석출하는 공정을 1회 또는 몇회 행함으로써 폴리아믹산의 정제를 행할 수 있다.
<이미드화 중합체>
본 발명의 액정 배향제를 구성하는 이미드화 중합체는, 하기 방법 (1) 내지(2)에 의해 조정할 수 있다. 또한, 폴리아믹산의 반복 단위의 일부가 탈수 폐환된, 이른바 이미드화율이 100％ 미만인 중합체도, 본 발명의 액정 배향제에 바람직하게 사용된다.
방법 (1): 폴리아믹산을 가열하여 탈수 폐환하는 방법.
이 방법에서의 반응 온도는 바람직하게는 50 내지 200 ℃이고, 보다 바람직하게는 60 내지 200 ℃이다. 반응 온도가 50 ℃ 미만에서는 이미드화 반응이 충분히 진행되지 않고, 반응 온도가 200 ℃를 초과하면 얻어지는 폴리이미드의 분자량이 작아지는 경우가 있다.
방법 (2): 폴리아믹산을 유기 용매에 용해하고, 이 용액 중에 탈수제 및 이미드화 촉매를 첨가하며, 필요에 따라 가열하는 방법.
이 방법에 있어서, 탈수제로서는, 예를 들면 무수 아세트산, 무수 프로피온산, 무수 트리플루오로아세트산 등의 산 무수물을 사용할 수 있다. 탈수제의 사용량은, 폴리아믹산의 반복 단위 1 몰에 대하여 0.01 내지 20 몰로 하는 것이 바람직하다. 또한, 이미드화 촉매로서는, 예를 들면 피리딘, 콜리딘, 루티딘, 트리에틸 아민 등의 3급 아민을 사용할 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 이미드화 촉매의 사용량은, 사용하는 탈수제 1 몰에 대하여 0.01 내지 10 몰로 하는 것이 바람직하다. 또한, 이미드화 반응에 사용되는 유기 용매로서는, 폴리아믹산의 합성에 사용되는 것으로서 예시한 유기 용매와 동일한 것을 들 수 있다. 또한, 이미드화 반응의 반응 온도는 바람직하게는 0 내지 180 ℃이고, 보다 바람직하게는 10 내지 150 ℃이다.
<폴리아믹산 및 이미드화 중합체의 고유 점도>
이상과 같이 하여 얻어지는 폴리아믹산 및 이미드화 중합체의 고유 점도(30 ℃, N-메틸-2-피롤리돈 중에서 측정, 이하 동일함)는 바람직하게는 0.05 내지 10 dl/g이고, 보다 바람직하게는 0.05 내지 5 dl/g이다.
<말단 수식형 중합체>
본 발명의 액정 배향막을 형성하는 액정 배향제에 사용되는 폴리아믹산 및 이미드화 중합체는 말단 수식형 중합체일 수도 있다. 이 말단 수식형 중합체는 분자량이 조절되어 본 발명의 효과를 손상시키지 않고, 액정 배향제의 도포 특성 등을 개선할 수 있다. 말단 수식형 중합체는, 폴리아믹산을 합성할 때, 산 무수물, 모노아민 화합물, 또는 모노이소시아네이트 화합물을 반응계에 첨가함으로써 합성할 수 있다.
말단 수식형 중합체를 얻기 위해 폴리아믹산을 합성할 때의 반응계에 첨가되는 산 무수물로서는, 예를 들면 무수 말레산, 무수 프탈산, 무수 이타콘산, n-데실숙신산 무수물, n-도데실숙신산 무수물, n-테트라데실숙신산 무수물, n-헥사데실숙 신산 무수물 등을 들 수 있다. 또한, 반응계에 첨가되는 모노아민으로서는, 예를 들면 아닐린, 시클로헥실아민, n-부틸아민, n-펜틸아민, n-헥실아민, n-헵틸아민, n-옥틸아민, n-노닐아민, n-데실아민, n-운데실아민, n-도데실아민, n-트리데실아민, n-테트라데실아민, n-펜타데실아민, n-헥사데실아민, n-헵타데실아민, n-옥타데실아민, n-에이코실아민 등의 알킬아민류; 3-아미노프로필메틸 디에톡시실란, 3-[N-알릴-N-(2-아미노에틸)]아미노프로필 트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸 디메톡시실란, N-[(3-트리메톡시실릴)프로필]디에틸렌트리아민, 4-아미노페닐옥타데실에테르 등을 들 수 있다. 또한, 모노이소시아네이트 화합물로서는, 예를 들면 페닐 이소시아네이트, 나프틸 이소시아네이트 등을 들 수 있다.
<액정 배향제>
본 발명의 액정 배향제는, 대표적으로는 상기 아미드산 및/또는 이미드화 중합체를, 통상적으로 유기 용매 중에 용해 함유되어 구성되는 액정 배향제로 형성된다.
본 발명의 액정 배향제를 구성하는 유기 용매로서는, 상기 화학식 1로 표시되는 아미드계 용제를 들 수 있다. 이러한 용제의 구체예로서는 3-부톡시-N,N-디메틸프로판아미드, 3-메톡시-N,N-디메틸프로판아미드, 3-헥실옥시-N,N-디메틸프로판아미드 등을 들 수 있다.
이들 유기 용매는 단독으로 또는 2종 이상을 함께 사용할 수 있지만, 인쇄성 이외의 다른 배향 특성 또는 점성, 휘발성 등을 고려하여 다른 용매를 함유하는 것이 바람직하다. 이러한 용제의 예로서는 폴리아믹산의 합성 반응에 사용되는 것으 로서 예시한 용매와 동일한 것을 들 수 있다. 또한, 폴리아믹산의 합성 반응시에 사용할 수 있는 것으로서 예시한 빈용매도 적절하게 선택하여 병용할 수 있지만, 특히 γ-부티로락톤, 부틸셀로솔브 및 3-부톡시-N,N-디메틸프로판아미드의 혼합 용매가 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 전체 혼합 용매에 대하여 γ-부티로락톤을 0 내지 90 중량％, 부틸셀로솔브를 5 내지 60 중량％, 3-부톡시-N,N-디메틸프로판아미드를 1 내지 50 중량％의 비율로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 액정 배향막을 제공하는 액정 배향제에서의 고형분 농도는 점성, 휘발성 등을 고려하여 선택되지만, 바람직하게는 1 내지 10 중량％의 범위이다. 즉, 본 발명의 액정 배향제는, 기판 표면에 도포되어 액정 배향막이 되는 도막이 형성되지만, 고형분 농도가 1 중량％ 미만인 경우에는, 이 도막의 막 두께가 과소해져 양호한 액정 배향막을 얻기 어렵다. 고형분 농도가 10 중량％를 초과하는 경우에는, 도막의 막 두께가 과대해져 양호한 액정 배향막을 얻기 어렵고, 또한 액정 배향제의 점성이 증대되어 도포 특성이 떨어지기 쉬워진다. 또한, 본 발명의 액정 배향제를 제조할 때의 온도는 바람직하게는 0 ℃ 내지 200 ℃, 보다 바람직하게는 20 ℃ 내지 60 ℃이다.
본 발명의 액정 배향막을 형성하는 액정 배향제는, 필요에 따라 분자 내에 하나 이상의 에폭시기를 갖는 화합물을 함유할 수 있다. 분자 내에 하나 이상의 에폭시기를 갖는 에폭시 화합물로서는, 예를 들면 에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, 폴리에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, 프로필렌글리콜 디글리시딜에테르, 트리프로필렌글리콜 디글리시딜에테르, 폴리프로필렌글리콜 디글리시딜에테르, 네오펜틸글 리콜 디글리시딜에테르, 1,6-헥산디올 디글리시딜에테르, 글리세린 디글리시딜에테르, 2,2-디브로모네오펜틸글리콜 디글리시딜에테르, 1,3,5,6-테트라글리시딜-2,4-헥산디올, N,N,N',N'-테트라글리시딜-m-크실렌디아민, 1,3-비스(N,N-디글리시딜아미노메틸)시클로헥산, N,N,N',N'-테트라글리시딜-4,4'-디아미노디페닐메탄 등을 바람직한 것으로서 들 수 있다.
본 발명의 액정 배향막을 형성하는 액정 배향제에는, 기판 표면에 대한 접착성을 향상시킨다는 관점에서, 관능성 실란 함유 화합물이 더 함유될 수도 있다. 이러한 관능성 실란 함유 화합물로서는, 예를 들면 3-아미노프로필 트리메톡시실란, 3-아미노프로필 트리에톡시실란, 2-아미노프로필 트리메톡시실란, 2-아미노프로필 트리에톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필 트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸 디메톡시실란, 3-우레이도프로필 트리메톡시실란, 3-우레이도프로필 트리에톡시실란, N-에톡시카르보닐-3-아미노프로필 트리메톡시실란, N-에톡시카르보닐-3-아미노프로필 트리에톡시실란, N-트리에톡시실릴프로필 트리에틸렌트리아민, N-트리메톡시실릴프로필 트리에틸렌트리아민, 10-트리메톡시실릴-1,4,7-트리아자데칸, 10-트리에톡시실릴-1,4,7-트리아자데칸, 9-트리메톡시실릴-3,6-디아자노닐아세테이트, 9-트리에톡시실릴-3,6-디아자노닐아세테이트, N-벤질-3-아미노프로필 트리메톡시실란, N-벤질-3-아미노프로필 트리에톡시실란, N-페닐-3-아미노프로필 트리메톡시실란, N-페닐-3-아미노프로필 트리에톡시실란, N-비스(옥시에틸렌)-3-아미노프로필 트리메톡시실란, N-비스(옥시에틸렌)-3-아미노프로필 트리에톡시실란 등을 들 수 있다.
<액정 표시 소자>
본 발명의 액정 배향제를 사용하여 얻어지는 액정 표시 소자는, 예를 들면 다음 방법에 의해 제조할 수 있다.
(1) 패터닝된 투명 도전막이 설치되어 있는 기판의 한쪽면에, 본 발명의 액정 배향막을 형성하는 액정 배향제를 예를 들면 롤 코터법, 스핀너법, 인쇄법 등의 방법에 의해 도포하고, 이어서 도포면을 가열함으로써 도막을 형성한다. 여기서, 기판으로서는, 예를 들면 플로우트 유리, 소다 유리 등의 유리; 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르술폰, 폴리카르보네이트 등의 플라스틱을 포함하는 투명 기판을 사용할 수 있다. 기판의 한쪽면에 설치되는 투명 도전막으로서는 산화주석(SnO2)을 포함하는 NESA막(미국 PPG사 등록 상표), 산화인듐-산화주석(In2O3-SnO2)을 포함하는 ITO막 등을 사용할 수 있다. 이들 투명 도전막의 패터닝에는 포토ㆍ에칭법이나 미리 마스크를 사용하는 방법이 이용된다. 액정 배향제의 도포시에는, 기판 표면 및 투명 도전막과 도막의 접착성을 더 양호하게 하기 위해, 기판의 상기 표면에 관능성 실란 함유 화합물, 관능성 티탄 함유 화합물 등을 미리 도포할 수도 있다. 액정 배향제 도포 후의 가열 온도는 바람직하게는 80 내지 300 ℃이고, 보다 바람직하게는 120 내지 250 ℃이다. 또한, 폴리아믹산을 함유하는 본 발명의 액정 배향제는, 도포 후에 유기 용매를 제거함으로써 배향막이 되는 도막을 형성하는데, 더 가열함으로써 탈수 폐환을 진행시켜 보다 이미드화된 도막으로 할 수도 있다. 형성되는 도막의 막 두께는 바람직하게는 0.001 내지 1 ㎛이고, 보다 바람직하게는 0.005 내지 0.5 ㎛이다.
(2) 액정 배향제에 의해 형성된 피막 표면을, 예를 들면 나일론, 레이온, 면 등의 섬유를 포함하는 천을 감은 롤로 일정 방향으로 문지르는 러빙 처리를 행한다. 이에 따라, 액정 분자의 배향능이 피막에 부여되어 액정 배향막이 된다. 또한, 러빙 처리에 의한 방법 이외에 수지막 표면에 편광 자외선, 이온빔, 전자빔 등을 조사하여 배향능을 부여하는 방법이나, 일축 연신법, 랭뮤어ㆍ프로젝트법 등으로 피막을 얻는 방법 등에 의해 액정 배향막을 형성할 수도 있다. 또한, 러빙 처리시에 발생하는 미분체(이물)를 제거하여 표면을 청정한 상태로 하기 위해, 형성된 액정 배향막을 이소프로필알코올 등에 의해 세정하는 것이 바람직하다. 또한, 형성된 액정 배향막의 표면에 자외선, 이온빔, 전자빔 등을 부분적으로 조사함으로써 프리틸트각을 변화시키는 처리(예를 들면, 일본 특허 공개 (평)6-222366호 공보, 일본 특허 공개 (평)6-281937호 공보, 일본 특허 공개 (평)7-168187호 공보, 일본 특허 공개 (평)8-234207호 공보 참조), 형성된 액정 배향막의 표면에 레지스트막을 부분적으로 형성하고, 선행의 러빙 처리와는 다른 방향으로 러빙 처리를 행한 후, 상기 레지스트막을 제거하여 액정 배향막의 배향능을 변화시키는 처리(예를 들면, 일본 특허 공개 (평)5-107544호 공보 참조)를 행함으로써, 제조되는 액정 표시 소자의 시야각 특성을 개선할 수도 있다.
(3) 상기한 바와 같이 하여 액정 배향막이 형성된 기판을 2장 제조하고, 각각의 액정 배향막에서의 배향 처리 방향, 즉 러빙 방향이 직교 또는 역평행해지도록 2장의 기판을 간극(셀 갭)을 통해 대향 배치하고, 2장의 기판 주변부를 밀봉제 를 사용하여 접합하여 기판 표면 및 밀봉제에 의해 구획된 셀 갭 내에 액정을 주입 충전하고, 주입 구멍을 밀봉하여 액정 셀을 구성한다. 또한, 액정 셀의 외표면, 즉 액정 셀을 구성하는 각각의 기판의 다른면측에, 편광판을 그 편광 방향이 해당 기판의 한쪽면에 형성된 액정 배향막의 러빙 방향과 일치 또는 직교하도록 접합시킴으로써 액정 표시 소자가 얻어진다.
여기서, 밀봉제로서는, 예를 들면 경화제 및 스페이서로서의 산화알루미늄구를 함유하는 에폭시 수지 등을 사용할 수 있다.
액정으로서는 네마틱형 액정을 들 수 있으며, 예를 들면 시프 베이스계 액정, 아족시계 액정, 비페닐계 액정, 페닐시클로헥산계 액정, 에스테르계 액정, 터페닐계 액정, 비페닐시클로헥산계 액정, 피리미딘계 액정, 디옥산계 액정, 비시클로옥탄계 액정, 큐반계 액정 등을 사용할 수 있다. 또한, 이들 액정에, 예를 들면 콜레스틸 클로라이드, 콜레스테릴 노나에이트, 콜레스테릴 카르보네이트 등의 콜레스테릭형 액정이나, 상품명 「C-15」「CB-15」(메르크사 제조)로서 판매되고 있는 키랄제 등을 첨가하여 사용할 수도 있다. 또한, p-데실록시벤지리덴-p-아미노-2-메틸부틸신나메이트 등의 강유전성 액정도 사용할 수 있다.
또한, 액정 셀의 외표면에 접합되는 편광판으로서는, 폴리비닐알코올을 연신 배향시키면서, 요오드를 흡수시킨 H막이라고 불리우는 편광막을 아세트산 셀룰로오스 보호막 사이에 끼운 편광판 또는 H막 그 자체를 포함하는 편광판을 들 수 있다.
<실시예>
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이 들 실시예로 제한되는 것이 아니다. 또한, 이하의 실시예 및 비교예에 있어서 제조된 액정 배향제의 평가 항목 및 평가 방법을 하기에 나타낸다.
[액정의 배향성]
얻어진 도막을 액정 배향막으로서 사용한 액정 표시 소자에 전압을 온ㆍ오프(인가ㆍ해제)했을 때의 이상 도메인의 유무를 편광 현미경으로 관찰하고, 이상 도메인이 없는 경우를 「양호」하다고 판정하였다.
[액정 배향제를 이용하여 인쇄한 도막의 균일성]
촉침식 막후계를 사용하여 도막의 평균 막 두께 및 최대 막 두께와 최소 막 두께의 차이(불균일)를 측정하였다.
[액정 배향제를 사용하여 인쇄한 도막의 표면 상태]
편면 전면에 ITO막이 형성된 127 mm(D)×127 mm(W)×1.1 mm(H)의 유리 기판을 준비하고, 이 유리 기판에 25 ℃ 또는 35 ℃의 환경에서 액정 배향막 도포용 인쇄기(닛본 샤신 인사쯔 가부시끼가이샤 제조, 옹스트로머 S-40L)를 사용하여 상기 실험에서 얻어진 액정 배향제를 공경 0.2 ㎛의 마이크로 필터로 여과한 후, 투명 전극면에 도포하였다. 80 ℃로 설정한 핫 플레이트 밀착식 예비 건조기로 건조하고, 200 ℃에서 60 분간 소성하여 ITO막 부착 유리 기판 상에 액정 배향막을 형성하였다. 얻어진 막의 중앙부 10 cm2 내에서의 인쇄 크레이터링 개수를 조사함으로써 크레이터링수를 평가하였다.
<합성예 1>
테트라카르복실산 이무수물로서 2,3,5-트리카르복시시클로펜틸아세트산 이무수물 112.09 g(0.5 몰), 1,3,3a,4,5,9b-헥사히드로-8-메틸-5-(테트라히드로-2,5-디옥소-3-푸라닐)-나프토[1,2-c]-푸란-1,3-디온 157.14 g(0.5 몰), 디아민 화합물로서 p-페닐렌디아민 94.62 g(0.875 몰), 비스아미노프로필 테트라메틸디실록산 24.85 g(0.1 몰), 3,6-비스(4-아미노벤조일옥시)콜레스탄 6.43 g(0.01 몰), 4-아미노페닐옥타데실에테르 4.04 g(0.03 몰)을 N-메틸-2-피롤리돈 4500 g에 용해시켜 60 ℃에서 6 시간 반응시켰다. 이어서, 반응 용액을 대과잉의 메틸알코올에 부어 반응 생성물을 침전시켰다. 그 후, 메틸알코올로 세정하고, 감압하에 40 ℃에서 15 시간 건조시킴으로써, 대수 점도가 0.82 dl/g인 폴리아믹산 370 g을 얻었다. 얻어진 폴리아믹산 30 g을 N-메틸-2-피롤리돈 570 g에 용해시키고, 피리딘 23.4 g 및 무수 아세트산 18.1 g을 첨가하여 110 ℃에서 4 시간 탈수 폐환시키고, 상기와 동일하게 침전, 세정, 감압을 행하여 대수 점도가 0.77 dl/g인 폴리이미드(이것을 「폴리이미드 (A-1)」이라고 함) 18.5 g을 얻었다.
<합성예 2>
테트라카르복실산 이무수물로서 2,3,5-트리카르복시시클로펜틸아세트산 이무수물 112.09 g(0.5 몰) 및 1,3,3a,4,5,9b-헥사히드로-8-메틸-5-(테트라히드로-2,5-디옥소-3-푸라닐)나프토[1,2-c]푸란-1,3-디온 157.15 g(0.5 몰), 디아민 화합물로서 p-페닐렌디아민 90.03 g(0.8325 몰), 비스아미노프로필 테트라메틸디실록산 24.85 g(0.1 몰) 및 4-(4'-트리플루오로메톡시벤조일옥시)시클로헥실-3,5-디아미노벤조에이트 26.3 g(0.06 몰), 모노아민으로서 아닐린 1.396 g(0.015 몰)을 N-메틸- 2-피롤리돈 4500 g에 용해시켜 60 ℃에서 6 시간 반응시켰다. 이어서, 반응 용액을 대과잉의 메틸알코올에 부어 반응 생성물을 침전시켰다. 그 후, 메틸알코올로 세정하고, 감압하에서 40 ℃로 15 시간 건조시킴으로써 대수 점도가 0.81 dl/g인 폴리아믹산 400 g을 얻었다. 얻어진 폴리아믹산 30 g을 N-메틸-2-피롤리돈 570 g에 용해시키고, 피리딘 23.4 g 및 무수 아세트산 18.1 g을 첨가하여 110 ℃에서 4 시간 탈수 폐환시키고, 상기와 동일하게 침전, 세정, 감압을 행하여 대수 점도가 0.75 dl/g인 폴리이미드(이것을 「폴리이미드 (A-2)」라고 함) 18.01 g을 얻었다.
<합성예 3>
테트라카르복실산 이무수물로서 2,3,5-트리카르복시시클로펜틸아세트산 이무수물 224.18 g(1.0 몰), 디아민 화합물로서 p-페닐렌디아민 86.52 g(0.8 몰), 화학식 (14)로 표시되는 디아민 104.56 g(0.2 몰)을 N-메틸-2-피롤리돈 4500 g에 용해시켜 60 ℃에서 6 시간 반응시켰다. 이어서, 반응 용액을 대과잉의 메틸알코올에 부어 반응 생성물을 침전시켰다. 그 후, 메틸알코올로 세정하고, 감압하에서 40 ℃로 15 시간 건조시킴으로써 대수 점도가 0.73 dl/g, 이미드화율이 0％인 폴리아믹산 400 g을 얻었다. 얻어진 폴리아믹산 30 g을 N-메틸-2-피롤리돈 570 g에 용해시키고, 피리딘 5.7 g 및 무수 아세트산 7.4 g을 첨가하여 110 ℃에서 4 시간 탈수 폐환시키고, 상기와 동일하게 침전, 세정, 감압을 행하여 대수 점도가 0.61 dl/g인 폴리이미드(이것을 「폴리이미드 (A-3)」이라고 함) 19.2 g을 얻었다.
<합성예 4>
테트라카르복실산 이무수물로서 2,3,5-트리카르복시시클로펜틸아세트산 이무 수물 224.18 g(1.0 몰), 디아민 화합물로서 4,4'-디아미노디페닐메탄 198.27 g(1.0 몰)을 N-메틸-2-피롤리돈 800 g에 용해시켜 60 ℃에서 4 시간 반응시켰다. 이어서, 반응 용액을 대과잉의 메틸알코올에 부어 반응 생성물을 침전시켰다. 그 후, 메틸알코올로 세정하고, 감압하에서 40 ℃로 15 시간 건조시킴으로써 대수 점도가 0.32 dl/g인 폴리아믹산 390 g을 얻었다. 얻어진 폴리아믹산 25 g을 N-메틸-2-피롤리돈 475 g에 용해시키고, 피리딘 39.5 g 및 무수 아세트산 30.6 g을 첨가하여 110 ℃에서 4 시간 탈수 폐환시키고, 상기와 동일하게 침전, 세정, 감압을 행하여 대수 점도가 0.64 dl/g인 폴리이미드(이것을 「폴리이미드 (A-4)」라고 함) 19.5 g을 얻었다.
<합성예 5>
테트라카르복실산 이무수물로서 2,3,5-트리카르복시시클로펜틸아세트산 이무수물 224.18 g(1.0 몰), 디아민 화합물로서 p-페닐렌디아민 108.14 g(1.0 몰)을 N-메틸-2-피롤리돈 800 g에 용해시켜 60 ℃에서 4 시간 반응시켰다. 이어서, 반응 용액을 대과잉의 메틸알코올에 부어 반응 생성물을 침전시켰다. 그 후, 메틸알코올로 세정하고, 감압하에서 40 ℃로 15 시간 건조시킴으로써 대수 점도가 0.41 dl/g인 폴리아믹산 390 g을 얻었다. 얻어진 폴리아믹산 25 g을 N-메틸-2-피롤리돈 475 g에 용해시키고, 피리딘 39.5 g 및 무수 아세트산 30.6 g을 첨가하여 110 ℃에서 4 시간 탈수 폐환시키고, 상기와 동일하게 하여 침전, 세정, 감압을 행하여 대수 점도가 0.77 dl/g인 폴리이미드(이것을 「폴리이미드 (A-5)」라고 함) 17.9 g을 얻었다.
<합성예 6>
테트라카르복실산 이무수물로서 1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산 이무수물 196.12 g(1.0 몰), 디아민 화합물로서 4,4'-디아미노디페닐에테르 200.24 g(1.0 몰)을 N-메틸-2-피롤리돈 4,500 g에 용해시켜 40 ℃에서 3 시간 반응시켰다. 이어서, 반응 용액을 대과잉의 메틸알코올 중에 부어 반응 생성물을 침전시켰다. 그 후, 메틸알코올로 세정하고, 감압하에서 40 ℃로 15 시간 건조시킴으로써 대수 점도가 0.89 dl/g인 폴리아믹산(이것을 「폴리아믹산 (B-1)」이라고 함) 369.12 g을 얻었다.
<합성예 7>
테트라카르복실산 이무수물로서 피로멜리트산 이무수물 109.06 g(0.5 몰) 및 1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산 이무수물 98.06 g(0.5 몰), 디아민 화합물로서 4,4'-디아미노디페닐메탄 198.27 g(1.0 몰)을 N-메틸-2-피롤리돈 4,500 g에 용해시켜 40 ℃에서 3 시간 반응시켰다. 이어서, 반응 용액을 대과잉의 메틸알코올 중에 부어 반응 생성물을 침전시켰다. 그 후, 메틸알코올로 세정하고, 감압하에서 40 ℃로 15 시간 건조시킴으로써 대수 점도가 0.93 dl/g인 폴리아믹산(이것을 「폴리아믹산 (B-2)」라고 함) 411.21 g을 얻었다.
<실시예 1>
(1) 합성예 1에서 얻어진 폴리이미드 (A-1), 합성예 6에서 얻어진 폴리아믹산 (B-1), 및 에폭시기 함유 화합물을 γ-부티로락톤/3-메톡시-N,N-디메틸프로판아미드/부틸셀로솔브 혼합 용제(중량비 70/17/13)에 용해시켜 고형분 농도 4 중량％ 의 용액으로 하고, 이 용액을 공경 1 ㎛의 필터를 이용하여 여과하여 액정 배향제를 제조하였다. 또한, 폴리이미드와 폴리아믹산은 폴리이미드:폴리아믹산=1:4(중량비)가 되는 비율로 사용하고, 에폭시기 함유 화합물은 중합체 100 중량부에 대하여 2 중량부 포함되도록 제조하였다.
(2) 액정 배향막 도포용 인쇄기를 사용하여, ITO막을 포함하는 투명 전극 부착 유리 기판의 투명 전극면에 상기 액정 배향제를 도포하고, 200 ℃의 핫 플레이트 상에서 10 분간 건조함으로써 피막을 형성하였다. 이 도막의 막 두께 상태는, 25 ℃의 환경하에서는 평균 막 두께가 510 Å, 최대 교차값이 11 Å, 35 ℃의 환경하에서는 평균 막 두께가 498 Å, 최대 교차값이 13 Å이었다. 크레이터링의 개수는 10 ㎠당 2개였다.
(3) 액정 배향제가 형성된 피막에 레이온제의 천을 감은 롤을 가진 러빙 머신에 의해, 롤의 회전수 400 rpm, 스테이지의 이동 속도 3 cm/초, 털 압입 길이 0.4 mm로 러빙 처리를 행하였다. 상기 액정 배향막 도포 기판을 수중에 1 분간 침지한 후, 100 ℃의 핫 플레이트 상에서 10 분간 건조하였다. 이어서, 한쌍의 투명 전극/투명 전극 기판의 상기 액정 배향막 도포 기판의 액정 배향막을 갖는 각각의 외연부에 직경 5.5 ㎛의 산화알루미늄구가 들어간 에폭시 수지 접착제를 도포한 후, 액정 배향막면이 마주하도록 중첩시켜 압착하고, 접착제를 경화시켰다. 이어서, 액정 주입구로부터 기판 사이에 네마틱형 액정(메르크사 제조, MLC-6221)을 충전한 후, 아크릴계 광 경화 접착제로 액정 주입구를 밀봉하고, 기판 외측의 양면에 편광판을 접합시켜 액정 표시 소자를 제조하였다. 콘트라스트 불균일, 표시 결손 은 보이지 않았다.
<실시예 2 내지 9 및 비교예 1 내지 2>
하기 표 1에 나타낸 처방에 따라, 합성예 1 내지 5에서 얻어진 폴리이미드 및 합성예 6 내지 7에서 얻어진 폴리아믹산을 사용하여, 실시예 1과 동일하게 하여 액정 배향제를 제조하였다. 이어서, 이와 같이 하여 얻어진 각각의 액정 배향제를 사용하여 실시예 1과 동일하게 하여 액정 표시 소자를 제조하였다. 얻어진 각각의 액정 배향제에 대하여, 형성되는 도막의 막 두께 상태, 액정 표시 소자의 배향성 및 보존 안정성에 대하여 평가하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
Figure 112007022320325-pat00013
표 1에서의 용제 종류는 다음과 같다.
(a) γ-부티로락톤, (b) N-메틸-2-피롤리돈, (c) 3-부톡시-N,N-디메틸프로판아미드, (d) 3-메톡시-N,N-디메틸프로판아미드, (e) 3-헥실옥시-N,N-디메틸프로판아미드, (f) 부틸셀로솔브
본 발명의 액정 배향제에 따르면, 인쇄시의 환경 온도가 변화한 경우라도 막 두께의 균일성이 높은 도막을 형성할 수 있어, 양호한 액정 배향성을 갖는 액정 배향막을 형성할 수 있다. 따라서, 배향 불량이 없는 액정 표시 소자를 얻을 수 있다.
본 발명의 액정 배향제를 사용하여 형성한 액정 배향막을 갖는 액정 표시 소자는 TN형, MVA형, IPS형 액정 표시 소자에 바람직하게 사용할 수 있는 것 이외에, 사용하는 액정을 선택함으로써 STN(Super Twisted Nematic)형, SH(Super Homeotropic)형, 강유전성 및 반강유전성의 액정 표시 소자 등에도 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 액정 배향제를 사용하여 형성한 액정 배향막을 갖는 액정 표시 소자는 여러가지 장치에 유효하게 이용할 수 있으며, 예를 들면 탁상 계산기, 손목 시계, 탁상 시계, 계수 표시판, 워드 프로세서, 퍼스널 컴퓨터, 액정 텔레비젼 등의 표시 장치에 사용된다.

Claims (3)

  1. (1) 테트라카르복실산 이무수물과 디아민 화합물을 반응시켜 얻어지는 폴리아믹산, 폴리아믹산을 탈수 폐환하여 얻어지는 구조를 갖는 이미드화 중합체 또는 폴리아믹산과 이미드화 중합체의 혼합물을 포함하는 액정 배향제이며,
    (2) 3-부톡시-N,N-디메틸프로판아미드, 3-메톡시-N,N-디메틸프로판아미드 또는 3-헥실옥시-N,N-디메틸프로판아미드를 함유하는 용제를 함유하여 이루어지는 용액인 것을 특징으로 하는 액정 배향제.
  2. 제1항에 있어서, 테트라카르복실산 이무수물이 부탄 테트라카르복실산 이무수물, 1,2,3,4-시클로부탄 테트라카르복실산 이무수물, 1,3-디메틸-1,2,3,4-시클로부탄 테트라카르복실산 이무수물, 1,2,3,4-시클로펜탄 테트라카르복실산 이무수물, 2,3,5-트리카르복시시클로펜틸아세트산 이무수물, 5-(2,5-디옥소테트라히드로푸랄)-3-메틸-3-시클로헥센-1,2-디카르복실산 이무수물, 1,3,3a,4,5,9b-헥사히드로- 5-(테트라히드로-2,5-디옥소-3-푸라닐)-나프토[1,2-c]푸란-1,3-디온, 1,3,3a,4,5,9b-헥사히드로-8-메틸-5-(테트라히드로-2,5-디옥소-3-푸라닐)-나프토[1,2-c]푸란-1,3-디온, 1,3,3a,4,5,9b-헥사히드로-5,8-디메틸-5-(테트라히드로-2,5-디옥소-3-푸라닐)-나프토[1,2-c]푸란-1,3-디온, 비시클로[2.2.2]-옥토-7-엔-2,3,5,6-테트라카르복실산 이무수물, 피로멜리트산 이무수물, 시스-3,7-디부틸시클로옥타-1,5-디엔-1,2,5,6-테트라카르복실산 이무수물, 3,3',4,4'-벤조페논 테트라카르복실산 이무수물, 3,3',4,4'-비페닐술폰 테트라카르복실산 이무수물, 1,4,5,8-나프탈렌 테트라카르복실산 이무수물 및 3,5,6-트리카르보닐-2-카르복시노르보르난-2:3,5:6-디무수물, 3-옥사비시클로[3.2.1]옥탄-2,4-디온-6-스피로-3'-(테트라히드로푸란-2',5'-디온)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상이고, 디아민 화합물이 p-페닐렌디아민, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 4,4'-디아미노디페닐술피드, 1,5-디아미노나프탈렌, 2,7-디아미노플루오렌, 4,4'-디아미노디페닐에테르, 2,2'-디메틸-4,4'-디아미노비페닐, 2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]프로판, 9,9-비스(4-아미노페닐)플루오렌, 2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]헥사플루오로프로판, 2,2-비스(4-아미노페닐)헥사플루오로프로판, 4,4'-(m-페닐렌이소프로필리덴)비스아닐린, 4,4'-(p-페닐렌디이소프로필리덴)비스아닐린, 1,4-시클로헥산디아민, 4,4'-비스(4-아미노페녹시)비페닐, 2,6-디아미노피리딘, 3,4-디아미노피리딘, 2,4-디아미노피리미딘, 3,6-디아미노아크리딘, 4,4'-메틸렌 비스(시클로헥실아민) 및 1,4-비스(4-아미노페녹시)벤젠으로부터 선택되는 1종 이상인 액정 배향제.
  3. 제1항 또는 제2항에 기재된 액정 배향제를 사용하여 얻어지는 액정 배향막을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
KR1020070027478A 2006-03-22 2007-03-21 액정 배향제 및 액정 표시 소자 KR101319206B1 (ko)

Applications Claiming Priority (6)

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