KR101536007B1

KR101536007B1 - 액정 배향제 및 액정 표시 소자

Info

Publication number: KR101536007B1
Application number: KR1020090037552A
Authority: KR
Inventors: 도시유끼 아끼이께; 가즈오 가와구찌; 에이지 하야시; 가쯔히로 우찌야마
Original assignee: 제이에스알 가부시끼가이샤
Priority date: 2008-04-30
Filing date: 2009-04-29
Publication date: 2015-07-10
Also published as: KR20090115071A; TWI467290B; CN101570636B; JP5282869B2; JP2009265539A; CN101570636A; TW201003254A

Abstract

본 발명의 목적은, VA형 액정 표시 소자의 제조에서 ODF 방식을 이용한 경우에도 표시 불균일이 발생하지 않는 높은 수직 배향 규제력을 나타내는 액정 배향막을 제공하고, 인쇄성이 우수한 액정 배향제를 제공하는 것이다.

상기 액정 배향제는 테트라카르복실산 이무수물과, 하기 화학식 1-2-1로 표시되는 화합물로 대표되는 특정한 화합물을 포함하는 디아민을 반응시켜 얻어지는 폴리아믹산 및 그의 이미드화 중합체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 중합체를 함유한다.

[화학식 1-2-1]

액정 배향제, 액정 표시 소자, 테트라카르복실산 이무수물, 폴리아믹산, 이미드화 중합체, ODF 방식

Description

액정 배향제 및 액정 표시 소자{LIQUID CRYSTAL ALIGNING AGENT AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은, 액정 배향제 및 액정 표시 소자에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 액정 표시 소자의 제조의 액정 충전 공정에서 액정 적하 방식(ODF 방식)을 이용한 경우에도 ODF 불균일이 발생하지 않는 액정 배향막을 제공하는 액정 배향제 및 그로부터 얻어지는 액정 표시 소자에 관한 것이다.

현재, 액정 표시 소자로서는, 투명 도전막이 설치되어 있는 기판 표면에 폴리아믹산, 폴리이미드 등을 포함하는 액정 배향막을 형성하여 액정 표시 소자용 기판으로 하고, 그 2매를 대향 배치하여 그 간극 내에 양의 유전 이방성을 갖는 네마틱형 액정의 층을 형성하여 샌드위치 구조의 셀로 하고, 액정 분자의 장축이 한쪽 기판으로부터 다른쪽 기판을 향해 연속적으로 90° 비틀어지도록 한, 소위 TN형(Twisted Nematic) 액정 셀을 갖는 TN형 액정 표시 소자가 알려져 있다. 또한, TN형 액정 표시 소자에 비해 높은 콘트라스트비를 실현할 수 있는 STN(Super Twisted Nematic)형 액정 표시 소자나 시각 의존성이 적은 IPS(In-Plane Switching)형 액정 표시 소자, VA(Vertical Alignment)형 액정 표시 소자, 시각 의 존성이 적음과 동시에 영상 화면의 고속 응답성이 우수한 광학 보상 벤드(OCB)형 액정 표시 소자가 개발되어 있다.

이들 액정 표시 소자에서의 액정 배향막의 재료로서는 종래 폴리이미드, 폴리아미드 및 폴리에스테르 등이 알려져 있지만, 특히 폴리이미드는 내열성, 액정과의 친화성, 기계적 강도 등이 우수하기 때문에 많은 액정 표시 소자에 사용되고 있다.

그러나, 최근 액정 표시 소자의 제조 공정은 큰 진보를 이루었다. 특히, 기판의 대형화와 함께 이용되어 온 대형 기판 반송 기술이나 액정 적하 방식(One Drop Fill 방식, 당업계에서는 "ODF 방식"으로 약칭됨)과 같은 기술이 주목받고 있다. 이 중 ODF 방식은, 액정 배향막이 형성된 기판 위에 액정을 필요량 적하하고, 진공 중에서 다른 한쪽 기판과 접합한 후, 액정을 밀폐하기 위한 밀봉제를 UV 경화함으로써 패널 전체 면에 액정을 충전하는 방법이며, 종래 행해졌던 진공 주입 방식에 비해 액정 충전 공정의 공정 시간을 대폭 단축시키는 것이 가능한 기술이다. 그러나, 폴리이미드계의 액정 배향막을 갖는 VA형 액정 표시 소자의 제조에서 ODF 방식을 이용하면, "ODF 불균일"이라고 불리는 표시 불균일이 발생하는 문제가 일어나는 경우가 있다. 이 현상은, 액정 배향막의 수직 배향 규제력이 부족한 것에 기인한다고 생각된다.

폴리이미드계의 액정 배향막에서의 이 문제점을 해결하기 위해, 예를 들면 장쇄 알킬기 등의 소수성의 관능기를 갖는 디아민을 높은 함유율로 포함하는 디아민을 사용하여 얻어진 폴리이미드를 사용하는 방법이 있다(하기 특허 문헌 1 및 2 참조). 이 기술은 수직 배향 규제력을 높이는 효과가 발현되는 우수한 기술이지만, 액정 배향제의 인쇄성이 손상되는 경우가 있다.

따라서, 액정 배향제에 요구되는 다양한 요구 성능, 특히 인쇄성을 손상시키지 않고, 상기 ODF 불균일이 발생하지 않는 액정 배향막을 제공하는 액정 배향제 및 표시 품위가 우수한 액정 표시 소자가 요구되고 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 (평)9-241646호 공보

[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 제2001-305549호 공보

[특허 문헌 3] 일본 특허 공개 (평)9-278724호 공보

[특허 문헌 4] 일본 특허 제2684404호 명세서

[특허 문헌 6] 일본 특허 공개 제2002-327058호 공보

본 발명의 목적은, VA형 액정 표시 소자의 제조에서 ODF 방식을 이용한 경우에도 표시 불균일이 발생하지 않는 높은 수직 배향 규제력을 나타내는 액정 배향막을 제공할 수 있으며, 액정 배향제로서 요구되는 다양한 성능, 특히 인쇄성이 우수한 액정 배향제 및 표시 품위가 우수한 액정 표시 소자를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적 및 이점은, 이하의 설명으로부터 명백하다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 상기 목적 및 이점은 첫째로,

테트라카르복실산 이무수물과, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 디아민을 반응시켜 얻어지는 폴리아믹산 및 그의 이미드화 중합체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 중합체를 함유하는 액정 배향제에 의해 달성된다.

(화학식 1 중, R은 불소 원자로 치환될 수도 있는 탄소수 3 내지 20의 알킬기이고, A는 1,4-시클로헥실렌기 또는 1,4-페닐렌기이고, B¹은 산소 원자 또는 -OCO-^*(단, "*"를 붙인 결합손이 (CH₂)_b와 결합함)이고, B²는 산소 원자 또는 -COO-^*(단, "*"를 붙인 결합손이 A와 결합함)이고, a는 0 또는 1이고, b는 2 내지 10의 정수이고, c는 0 또는 1임)

본 발명의 상기 목적 및 이점은 둘째로,

상기한 액정 배향제로 형성된 액정 배향막을 구비하는 액정 표시 소자에 의해 달성된다.

본 발명에 따르면, VA형 액정 표시 소자의 제조에서 ODF 방식을 이용한 경우에도 표시 불균일이 발생하지 않는 높은 수직 배향 규제력을 나타내는 액정 배향막을 제공할 수 있으며, 액정 배향제로서 요구되는 다양한 성능, 특히 인쇄성이 우수한 액정 배향제 및 표시 품위가 우수한 액정 표시 소자를 제공할 수 있다.

본 발명의 액정 배향제는, 테트라카르복실산 이무수물과 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 디아민을 반응시켜 얻어지는 폴리아믹산 및 그의 이미드화 중합체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 중합체를 함유한다.

<폴리아믹산>

본 발명의 액정 배향제가 함유할 수 있는 폴리아믹산은, 테트라카르복실산 이무수물과 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 디아민을 반응시킴으로써 합성할 수 있다.

[테트라카르복실산 이무수물]

본 발명의 액정 배향제가 함유할 수 있는 폴리아믹산을 합성하기 위해 사용되는 테트라카르복실산 이무수물로서는, 예를 들면 부탄테트라카르복실산 이무수물, 1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산 이무수물, 1,2-디메틸-1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산 이무수물, 1,3-디메틸-1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산 이무수물, 1,3-디클로로-1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산 이무수물, 1,2,3,4-테트라메틸-1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산 이무수물, 1,2,3,4-시클로펜탄테트라카르복실산 이무수물, 1,2,4,5-시클로헥산테트라카르복실산 이무수물, 3,3',4,4'-디시클로헥실테트라카르복실산 이무수물, 2,3,5-트리카르복시시클로펜틸아세트산 이무수물, 3,5,6-트리카르복시노르보르난-2-아세트산 이무수물, 2,3,4,5-테트라히드로푸란테트라카르복실산 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-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-메틸-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, 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, 5-(2,5- 디옥소테트라히드로푸라닐)-3-메틸-3-시클로헥센-1,2-디카르복실산 이무수물, 비시클로[2.2.2]-옥트-7-엔-2,3,5,6-테트라카르복실산 이무수물, 3-옥사비시클로[3.2.1]옥탄-2,4-디온-6-스피로-3'-(테트라히드로푸란-2',5'-디온), 5-(2,5-디옥소테트라히드로-3-푸라닐)-3-메틸-3-시클로헥센-1,2-디카르복실산 무수물, 3,5,6-트리카르복시-2-카르복시노르보르난-2:3,5:6-이무수물, 4,9-디옥사트리시클로[5.3.1.0^2,6]운데칸-3,5,8,10-테트라온, 하기 화학식 T-I 및 T-II의 각각으로 표시되는 화합물 등의 지방족 또는 지환식 테트라카르복실산 이무수물;

[화학식 T-I]

[화학식 T-II]

(상기 화학식 중, R¹ 및 R³은 각각 방향환을 갖는 2가의 유기기를 나타내고, R² 및 R⁴는 각각 수소 원자 또는 알킬기를 나타내고, 복수개 존재하는 R² 및 R⁴는 각각 동일하거나 상이할 수 있음)

피로멜리트산 이무수물, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르복실산 이무수물, 3,3',4,4'-비페닐술폰테트라카르복실산 이무수물, 1,4,5,8-나프탈렌테트라카르복실산 이무수물, 2,3,6,7-나프탈렌테트라카르복실산 이무수물, 3,3',4,4'-비페닐에테르테트라카르복실산 이무수물, 3,3',4,4'-디메틸디페닐실란테트라카르복실산 이무수물, 3,3',4,4'-테트라페닐실란테트라카르복실산 이무수물, 1,2,3,4-푸란테트라카르복실산 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, 3,3',4,4'-퍼플루오로이소프로필리덴디프탈산 이무수물, 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산 이무수물, 2,2',3,3'-비페닐테트라카르복실산 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 T-1 내지 T-4의 각각으로 표시되는 화합물 등의 방향족 테트라카르복실산 이무수물을 들 수 있다. 이들은 1종 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용된다.

[화학식 T-1]

[화학식 T-2]

[화학식 T-3]

[화학식 T-4]

본 발명의 액정 배향제가 함유할 수 있는 폴리아믹산을 합성하기 위해 사용되는 테트라카르복실산 이무수물은, 상기한 것 중에서 부탄테트라카르복실산 이무수물, 1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산 이무수물, 1,3-디메틸-1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산 이무수물, 1,2,3,4-시클로펜탄테트라카르복실산 이무수물, 2,3,5-트리카르복시시클로펜틸아세트산 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]-옥트-7-엔-2,3,5,6-테트라카르복실산 이무수물, 3-옥사비시클로[3.2.1]옥탄-2,4-디온-6-스피로-3'-(테트라히드로푸란-2',5'-디온), 5-(2,5-디옥소테트라히드로-3-푸라닐)-3-메틸-3-시클로헥센-1,2-디카르복실산 무수물, 3,5,6-트리카르복시-2-카르복시노르보르난-2:3,5:6-이무수물, 4,9-디옥사트리시클로[5.3.1.0^2,6]운데칸-3,5,8,10-테트라온, 피로멜리트산 이무수 물, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르복실산 이무수물, 3,3',4,4'-비페닐술폰테트라카르복실산 이무수물, 2,3',2,3'-비페닐테트라카르복실산 이무수물, 1,4,5,8-나프탈렌테트라카르복실산 이무수물, 상기 화학식 T-I로 표시되는 화합물 중 하기 화학식 T-5 내지 T-7의 각각으로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 T-II로 표시되는 화합물 중 하기 화학식 T-8로 표시되는 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상(이하, "특정 테트라카르복실산 (1)"이라고 함)을 포함하는 것이 양호한 액정 배향성을 발현시킬 수 있다는 관점에서 바람직하다.

[화학식 T-5]

[화학식 T-6]

[화학식 T-7]

[화학식 T-8]

특정 테트라카르복실산 (1)로서는, 특히 1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산 이무수물, 2,3,5-트리카르복시시클로펜틸아세트산 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, 3-옥사비시클로[3.2.1]옥탄-2,4-디온-6-스피로-3'-(테트라히드로푸란-2',5'-디온), 5-(2,5-디옥소테트라히드로-3-푸라닐)-3-메틸-3-시클로헥센-1,2-디카르복실산 무수물, 3,5,6-트리카르복시-2-카르복시노르보르난-2:3,5:6-이무수물, 4,9-디옥사트리시클로[5.3.1.0^2,6]운데칸-3,5,8,10-테트라온, 피로멜리트산 이무수물 및 상기 화학식 T-5로 표시되는 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되 는 1종 이상이 바람직하다.

본 발명의 액정 배향제가 함유할 수 있는 폴리아믹산을 합성하기 위해 사용되는 테트라카르복실산 이무수물은, 상기한 바와 같은 특정 테트라카르복실산 (1)을 전체 테트라카르복실산 이무수물에 대하여 20 몰％ 이상 포함하는 것이 바람직하고, 50 몰％ 이상 포함하는 것이 보다 바람직하고, 특히 80 몰％ 이상 포함하는 것이 바람직하다.

[디아민]

본 발명의 액정 배향제가 함유할 수 있는 폴리아믹산을 합성하기 위해 사용되는 디아민은, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 디아민이다.

상기 화학식 1에서의 R로서는, 탄소수 3 내지 10의 알킬기인 것이 바람직하고, 탄소수 3 내지 10의 직쇄의 알킬기인 것이 보다 바람직하다. b는 2 내지 6의 정수인 것이 바람직하다. 상기 화학식 1의 좌측의 디아미노페닐기는, 2,4-디아미노페닐기 또는 3,5-디아미노페닐기인 것이 바람직하다.

상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 바람직한 예로서는, 예를 들면 하기 화학식 1-1 내지 1-8의 각각으로 표시되는 화합물을 들 수 있다.

[화학식 1-1]

[화학식 1-2]

[화학식 1-3]

[화학식 1-4]

[화학식 1-5]

[화학식 1-6]

[화학식 1-7]

[화학식 1-8]

(화학식 1-1 내지 1-8 중, b는 상기 화학식 1에서와 동일한 의미이고, d는 2 내지 9의 정수임)

상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 예를 들면 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 원료로 하여, 유기 화학의 정법을 적절하게 조합함으로써 합성할 수 있다.

(화학식 2 중, R, A 및 c는 각각 상기 화학식 1에서와 동일한 의미임)

예를 들면 상기 화학식 1-2, 1-3 및 1-7의 각각으로 표시되는 화합물은, 각각 하기 반응식 1 내지 3 중 어느 하나의 방법에 의해 합성할 수 있다. 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은, 액정성 화합물의 합성에 일반적으로 이용되고 있는 그 리냐르 반응, 프리델그래프트 아실화 반응, 키스너 반응 등의 방법에 의해 합성할 수 있다.

(반응식 1 내지 3 중, b 및 d는 각각 상기 화학식 1-2, 1-3 또는 1-7에서와 동일한 의미임)

상기 화학식 1에 해당하는 다른 화합물에 대해서도, 상기 방법에 준하여 합성하는 것이 가능하다.

본 발명의 액정 배향제에서는, 하기 화학식 2a로 표시되는 구조가 중합체와 결합하기 위한 연결기 중에 -(CH₂)_b-(단, b는 상기 화학식 1에서와 동일한 의미이고, 이하 동일함)를 포함하고 있기 때문에, 높은 수직 배향 규제력을 발현하는 것이 가능해졌다.

(화학식 2a 중, R 및 c는 각각 상기 화학식 1에서와 동일한 의미임)

상기 화학식 2a의 구조와 유사한 구조를 이용한 기술로서, 특허 문헌 3(일본 특허 공개 (평)9-278724호 공보) 및 특허 문헌 4(일본 특허 제2684404호 명세서)에 기재된 기술이 알려져 있지만, 본 발명의 액정 배향제로 형성되는 액정 배향막의 수직 배향 규제력은 이들 종래 기술을 능가하는 것이다. 이것은, 상기 화학식 2a의 구조가 수직 배향 규제력의 발현에 크게 관여하고 있으며, 이것이 굴곡성이 높은 -(CH₂)_b-를 통함으로써 액정 배향막의 표면에 나와 있기 때문이라고 추측된다.

본 발명의 액정 배향제가 함유할 수 있는 폴리아믹산을 합성하기 위해 사용되는 디아민은, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물만을 포함하는 디아민일 수도 있고, 또는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 이외에 다른 디아민을 추가로 포함하는 것일 수도 있다.

여기서 사용할 수 있는 다른 디아민으로서는, 예를 들면 p-페닐렌디아민, m- 페닐렌디아민, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 4,4'-디아미노디페닐에탄, 4,4'-디아미노디페닐술피드, 4,4'-디아미노디페닐술폰, 3,3'-디메틸-4,4'-디아미노비페닐, 4,4'-디아미노벤즈아닐리드, 4,4'-디아미노디페닐에테르, 1,5-디아미노나프탈렌, 2,2'-디메틸-4,4'-디아미노비페닐, 3,3'-디메틸-4,4'-디아미노비페닐, 2,2'-디트리플루오로메틸-4,4'-디아미노비페닐, 3,3'-디트리플루오로메틸-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]프로판, 2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]헥사플루오로프로판, 2,2-비스(4-아미노페닐)헥사플루오로프로판, 2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]술폰, 1,4-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 1,3-비스(3-아미노페녹시)벤젠, 9,9-비스(4-아미노페닐)-10-히드로안트라센, 2,7-디아미노플루오렌, 9,9-디메틸-2,7-디아미노플루오렌, 9,9-비스(4-아미노페닐)플루오렌, 4,4'-메틸렌-비스(2-클로로아닐린), 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, 4,4'-(m-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 등의 방향족 디아민;

1,1-메타크실릴렌디아민, 1,3-프로판디아민, 테트라메틸렌디아민, 펜타메틸 렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 헵타메틸렌디아민, 옥타메틸렌디아민, 노나메틸렌디아민, 4,4-디아미노헵타메틸렌디아민, 1,4-디아미노시클로헥산, 이소포론디아민, 테트라히드로디시클로펜타디에닐렌디아민, 헥사히드로-4,7-메타노인다닐렌디메틸렌디아민, 트리시클로[6.2.1.0^2,7]-운데실렌디메틸디아민, 4,4'-메틸렌비스(시클로헥실아민) 등의 지방족 또는 지환식 디아민;

2,3-디아미노피리딘, 2,6-디아미노피리딘, 3,4-디아미노피리딘, 2,4-디아미노피리미딘, 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, 2,6-디아미노푸린, 5,6-디아미노-1,3-디메틸우라실, 3,5-디아미노-1,2,4-트리아졸, 6,9-디아미노-2-에톡시아크리딘락테이트, 3,8-디아미노-6-페닐페난트리딘, 1,4-디아미노피페라진, 3,6-디아미노아크리딘, 비스(4-아미노페닐)페닐아민, 3,6-디아미노카르바졸, N-메틸-3,6-디아미노카르바졸, N-에틸-3,6-디아미노카르바졸, N-페닐-3,6-디아미노카르바졸, N,N'-디(4-아미노페닐)-벤지딘, 하기 화학식 D-I로 표시되는 화합물, 하기 화학식 D-II로 표시되는 화합물 등의 분자 내에 2개의 1급 아미노기 및 상기 1급 아미노기 이외의 질소 원자를 갖는 디아민;

[화학식 D-I]

(화학식 D-I 중, R⁵는 피리딘, 피리미딘, 트리아진, 피페리딘 및 피페라진으로부터 선택되는 질소 원자를 포함하는 환 구조를 갖는 1가의 유기기를 나타내고, X¹은 2가의 유기기를 나타내고, R⁶은 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타내고, a1은 0 내지 3의 정수를 나타냄)

[화학식 D-II]

(화학식 D-II 중, R⁷은 피리딘, 피리미딘, 트리아진, 피페리딘 및 피페라진으로부터 선택되는 질소 원자를 포함하는 환 구조를 갖는 2가의 유기기를 나타내고, X²는 각각 2가의 유기기를 나타내고, 복수개 존재하는 X²는 각각 동일하거나 상이할 수 있고, R⁸은 각각 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타내고, a2는 각각 0 내지 3의 정수를 나타냄)

하기 화학식 D-III으로 표시되는 모노 치환 페닐렌디아민류;

[화학식 D-III]

(화학식 D-III 중, R⁹는 -O-, -COO-, -OCO-, -NHCO-, -CONH- 및 -CO-로부터 선택되는 2가의 유기기를 나타내고, R¹⁰은 스테로이드 골격, 트리플루오로메틸페닐기, 트리플루오로메톡시페닐기 및 플루오로페닐기로부터 선택되는 기를 갖는 1가의 유기기 또는 탄소수 6 내지 30의 알킬기를 나타내고, R¹¹은 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타내고, a3은 0 내지 3의 정수를 나타냄)

하기 화학식 D-IV로 표시되는 디아미노오르가노실록산;

[화학식 D-IV]

(화학식 D-IV 중, R¹²는 각각 탄소수 1 내지 12의 탄화수소기를 나타내고, 복수개 존재하는 R¹²는 각각 동일하거나 상이할 수 있고, s는 각각 1 내지 3의 정수이고, t는 1 내지 20의 정수임)

하기 화학식 D-1 내지 D-5의 각각으로 표시되는 화합물 등을 들 수 있다.

[화학식 D-1]

[화학식 D-2]

[화학식 D-3]

[화학식 D-4]

[화학식 D-5]

(화학식 D-4 중의 y는 2 내지 12의 정수이고, 화학식 D-5 중의 z는 1 내지 5의 정수임)

상기 방향족 디아민의 벤젠환은, 1개 또는 2개 이상의 탄소수 1 내지 4의 알킬기(바람직하게는 메틸기)로 치환될 수도 있다. 상기 화학식 D-I, D-II 및 D-III에서의 R⁶, R⁸ 및 R¹¹은 각각 메틸기인 것이 바람직하고, a1, a2 및 a3은 각각 0 또 는 1인 것이 바람직하고, 0인 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 액정 배향제에 함유될 수 있는 폴리아믹산을 합성할 때, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 함께 병용하는 다른 디아민은, 상기한 것 중에서 p-페닐렌디아민, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 4,4'-디아미노디페닐술피드, 1,5-디아미노나프탈렌, 2,2'-디메틸-4,4'-디아미노비페닐, 2,2'-디트리플루오로메틸-4,4'-디아미노비페닐, 2,7-디아미노플루오렌, 4,4'-디아미노디페닐에테르, 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'-(p-페닐렌디이소프로필리덴)비스아닐린, 4,4'-(m-페닐렌디이소프로필리덴)비스아닐린, 1,4-시클로헥산디아민, 4,4'-메틸렌비스(시클로헥실아민), 1,4-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 4,4'-비스(4-아미노페녹시)비페닐, 상기 화학식 D-1 내지 D-5의 각각으로 표시되는 화합물, 2,6-디아미노피리딘, 3,4-디아미노피리딘, 2,4-디아미노피리미딘, 3,6-디아미노아크리딘, 3,6-디아미노카르바졸, N-메틸-3,6-디아미노카르바졸, N-에틸-3,6-디아미노카르바졸, N-페닐-3,6-디아미노카르바졸, N,N'-디(4-아미노페닐)-벤지딘, 상기 화학식 D-I로 표시되는 화합물 중 하기 화학식 D-6으로 표시되는 화합물, 상기 화학식 D-II로 표시되는 화합물 중 하기 화학식 D-7로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 D-III으로 표시되는 화합물 중 도데칸옥시-2,4-디아미노벤젠, 펜타데칸옥시-2,4-디아미노벤젠, 헥사데칸옥시-2,4-디아미노벤젠, 옥타데칸옥시-2,5-디아미노벤젠, 도데칸옥시-2,5-디아미노벤젠, 펜타데칸옥시-2,5-디아미노벤젠, 헥사데칸옥시-2,5-디아미노벤젠, 옥타데칸옥시-2,5-디아미노벤젠 및 하기 화학식 D-8 내지 D-16의 각각으로 표시되는 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상(이하, "다른 특정 디아민"이라고 함)을 포함하는 것이 바람직하다.

[화학식 D-6]

[화학식 D-7]

[화학식 D-8]

[화학식 D-9]

[화학식 D-10]

[화학식 D-11]

[화학식 D-12]

[화학식 D-13]

[화학식 D-14]

[화학식 D-15]

[화학식 D-16]

본 발명의 액정 배향제가 함유할 수 있는 폴리아믹산을 합성하기 위해 사용되는 디아민은, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 전체 디아민에 대하여 1 몰％ 이상 포함하는 것이 바람직하고, 5 내지 50 몰％ 포함하는 것이 보다 바람직하고, 특히 10 내지 40 몰％ 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 액정 배향제가 함유할 수 있는 폴리아믹산을 합성하기 위해 사용되는 디아민은, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 이외에 추가로 상기한 바와 같은 다른 특정 디아민을 전체 디아민에 대하여 5 내지 95 몰％ 포함하는 것이 바람직하고, 20 내지 90 몰％ 포함하는 것이 보다 바람직하고, 특히 50 내지 90 몰％ 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 액정 배향제는, 이것에 함유되는 중합체를 합성하기 위해 사용되는 디아민에서의 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 사용 비율이 적어도 양호한 수직 배향 규제력을 갖는 액정 배향막을 제공할 수 있기 때문에, 액정 배향제의 인쇄성과 액정 배향막의 수직 배향 규제력을 양립시킬 수 있다. 본 발명에서는, 상기 디아민에서의 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 사용 비율을 예를 들면 40 몰％ 이하, 나아가서는 30 몰％ 이하, 특히 20 몰％ 이하로 한 경우에도, 형성되는 액정 배향막이 우수한 수직 배향 규제력을 나타낼 수 있다.

[폴리아믹산의 합성]

본 발명의 액정 배향제가 함유할 수 있는 폴리아믹산은, 상기한 바와 같은 테트라카르복실산 이무수물과 디아민을 반응시킴으로써 얻을 수 있다.

폴리아믹산의 합성 반응에 사용되는 테트라카르복실산 이무수물과 디아민 화합물의 사용 비율은, 디아민 화합물에 포함되는 아미노기 1 당량에 대하여 테트라카르복실산 이무수물의 산 무수물기가 0.2 내지 2 당량이 되는 비율이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.3 내지 1.2 당량이 되는 비율이다.

폴리아믹산의 합성 반응은, 바람직하게는 유기 용매 중에서 바람직하게는 -20 내지 150 ℃, 보다 바람직하게는 0 내지 100 ℃의 온도 조건하에 행해진다. 반응 시간은 바람직하게는 1 내지 240 시간이고, 보다 바람직하게는 3 내지 150 시간이다. 여기서, 유기 용매로서는 합성되는 폴리아믹산을 용해할 수 있는 것이면 특별히 제한은 없고, 예를 들면 N-메틸-2-피롤리돈, N,N-디메틸아세트아미드, N,N-디메틸포름아미드, 디메틸술폭시드, γ-부티로락톤, 테트라메틸요소, 헥사메틸포스 포르트리아미드 등의 비양성자계 극성 용매; m-크레졸, 크실레놀, 페놀, 할로겐화 페놀 등의 페놀계 용매를 들 수 있다. 또한, 유기 용매의 사용량(a: 단, 유기 용매와 후술하는 빈용매를 병용하는 경우에는, 이들의 합계량을 말함)은, 테트라카르복실산 이무수물 및 디아민 화합물의 총량(b)이 반응 용액의 전량(a+b)에 대하여 0.1 내지 30 중량％가 되도록 하는 양인 것이 바람직하다.

상기 유기 용매에는, 폴리아믹산의 빈용매인 알코올, 케톤, 에스테르, 에테르, 할로겐화 탄화수소, 탄화수소 등을, 생성되는 폴리아믹산이 석출되지 않는 범위에서 병용할 수 있다. 이러한 빈용매의 구체예로서는, 예를 들면 메틸 알코올, 에틸 알코올, 이소프로필 알코올, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 트리에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 락트산 에틸, 락트산 부틸, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 아세트산 메틸, 아세트산 에틸, 아세트산 부틸, 메틸메톡시프로피오네이트, 에틸에톡시프로피오네이트, 옥살산 디에틸, 말론산 디에틸, 디에틸에테르, 에틸렌글리콜메틸에테르, 에틸렌글리콜에틸에테르, 에틸렌글리콜-n-프로필에테르, 에틸렌글리콜-i-프로필에테르, 에틸렌글리콜-n-부틸에테르, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 테트라히드로푸란, 디클로로메탄, 1,2-디클로로에탄, 1,4-디클로로부탄, 트리클로로에탄, 클로로벤젠, o-디클로로벤젠, 헥산, 헵탄, 옥탄, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 디이소부틸케톤, 이소 아밀프로피오네이트, 이소아밀이소부티레이트, 디이소펜틸에테르 등을 들 수 있다.

폴리아믹산을 합성할 때 유기 용매와 빈용매를 병용하는 경우, 빈용매의 사용 비율은 유기 용매와 빈용매의 합계에 대하여 바람직하게는 80 중량％ 이하이고, 보다 바람직하게는 60 중량％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 50 중량％ 이하이다.

이상과 같이 하여, 폴리아믹산을 용해하여 이루어지는 반응 용액이 얻어진다. 이 반응 용액은 그대로 액정 배향제의 제조에 사용할 수도 있고, 반응 용액 중에 포함되는 폴리아믹산을 단리한 후 액정 배향제의 제조에 사용할 수도 있고, 또는 단리한 폴리아믹산을 정제한 후 액정 배향제의 제조에 사용할 수도 있다. 폴리아믹산의 단리는, 상기 반응 용액을 대량의 빈용매 중에 부어 석출물을 얻고, 이 석출물을 감압하에 건조하는 방법, 또는 반응 용액을 증발기로 감압 증류 제거하는 방법에 의해 행할 수 있다. 또한, 이 폴리아믹산을 다시 유기 용매에 용해하고, 이어서 빈용매로 석출시키는 방법, 또는 증발기로 감압 증류 제거하는 공정을 1회 또는 수회 행하는 방법에 의해 폴리아믹산을 정제할 수 있다.

[이미드화 중합체]

본 발명의 액정 배향제에 함유될 수 있는 이미드화 중합체는, 상기한 바와 같은 폴리아믹산을 탈수 폐환시켜 이미드화함으로써 얻을 수 있다.

이미드화 중합체의 합성에 사용되는 테트라카르복실산 이무수물로서는, 지환식 테트라카르복실산 이무수물로부터 선택되는 1종 이상(이하, "특정 테트라카르복실산 이무수물 (2)"라고 함)을 포함하는 테트라카르복실산 이무수물을 사용하는 것이 바람직하다. 특정 테트라카르복실산 이무수물 (2)로서는, 특히 2,3,5-트리카르 복시시클로펜틸아세트산 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, 3-옥사비시클로[3.2.1]옥탄-2,4-디온-6-스피로-3'-(테트라히드로푸란-2',5'-디온), 5-(2,5-디옥소테트라히드로-3-푸라닐)-3-메틸-3-시클로헥센-1,2-디카르복실산 무수물, 3,5,6-트리카르복시-2-카르복시노르보르난-2:3,5:6-이무수물 및 4,9-디옥사트리시클로[5.3.1.0^2,6]운데칸-3,5,8,10-테트라온으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상이 바람직하다.

본 발명의 액정 배향제가 함유할 수 있는 이미드화 중합체를 합성하기 위해 사용되는 테트라카르복실산 이무수물은, 상기한 바와 같은 특정 테트라카르복실산 (2)를 전체 테트라카르복실산 이무수물에 대하여 20 몰％ 이상 포함하는 것이 바람직하고, 50 몰％ 이상 포함하는 것이 보다 바람직하고, 특히 80 몰％ 이상 포함하는 것이 바람직하다.

상기 이미드화 중합체의 합성에 사용되는 디아민으로서는, 상술한 폴리아믹산의 합성에 사용되는 디아민과 동일한 디아민을 들 수 있다.

상기 이미드화 중합체는, 원료인 폴리아믹산이 갖고 있었던 아믹산 구조를 모두 탈수 폐환시킨 완전 이미드화물일 수도 있고, 아믹산 구조의 일부만을 탈수 폐환시켜, 아믹산 구조와 이미드환 구조가 병존하는 부분 이미드화물일 수도 있다.

본 발명의 액정 배향제에 함유되는 이미드화 중합체는, 이미드화율이 30 ％ 이상인 것이 바람직하고, 특히 50 ％인 것이 바람직하다.

상기 이미드화율은, 이미드화 중합체의 아믹산 구조의 수와 이미드환 구조의 수의 합계에 대한 이미드환 구조의 수가 차지하는 비율을 백분율로 나타낸 것이다. 이 때, 이미드환의 일부가 이소이미드환일 수도 있다. 이미드화율은, 이미드화 중합체를 적당한 중수소화 용매(예를 들면, 중수소화 디메틸술폭시드)에 용해하고, 테트라메틸실란을 기준 물질로서 실온에서 ¹H-NMR을 측정한 결과로부터 하기 수학식 1에 의해 구할 수 있다.

이미드화율(％)=(1-A¹/A²×α)×100

(수학식 1 중, A¹은 화학적 이동 10 ppm 부근에 나타나는 NH기의 양성자에서 유래하는 피크 면적이고, A²는 그 밖의 양성자에서 유래하는 피크 면적이고, α는 이미드화 중합체의 전구체(폴리아믹산)에서의 NH기의 양성자 1개에 대한 그 밖의 양성자의 개수 비율임)

상기 이미드화 중합체를 합성하기 위한 폴리아믹산의 탈수 폐환은, (i) 폴리아믹산을 가열하는 방법에 의해, 또는 (ii) 폴리아믹산을 유기 용매에 용해하고, 이 용액 중에 탈수제 및 탈수 폐환 촉매를 첨가하여 필요에 따라 가열하는 방법에 의해 행해진다.

상기 (i)의 폴리아믹산을 가열하는 방법에서의 반응 온도는 바람직하게는 50 내지 200 ℃이고, 보다 바람직하게는 60 내지 170 ℃이다. 반응 온도가 50 ℃ 미만이면 탈수 폐환 반응이 충분히 진행되지 않고, 반응 온도가 200 ℃를 초과하면 얻어지는 이미드화 중합체의 분자량이 저하되는 경우가 있다. 반응 시간은 바람직하게는 0.5 내지 24 시간이고, 보다 바람직하게는 2 내지 12 시간이다.

상기 (ii)의 폴리아믹산의 용액 중에 탈수제 및 탈수 폐환 촉매를 첨가하는 방법에서 탈수제로서는, 예를 들면 아세트산 무수물, 프로피온산 무수물, 트리플루오로아세트산 무수물 등의 산 무수물을 사용할 수 있다. 탈수제의 사용량은, 폴리아믹산의 반복 단위 1 몰에 대하여 0.01 내지 20 몰로 하는 것이 바람직하다. 또한, 탈수 폐환 촉매로서는, 예를 들면 피리딘, 콜리딘, 루티딘, 트리에틸아민 등의 3급 아민을 사용할 수 있다. 그러나, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 탈수 폐환 촉매의 사용량은, 사용하는 탈수제 1 몰에 대하여 0.01 내지 10 몰로 하는 것이 바람직하다. 또한, 탈수 폐환 반응에 사용되는 유기 용매로서는, 폴리아믹산의 합성에 사용되는 것으로서 예시한 유기 용매를 들 수 있다. 또한, 탈수 폐환 반응의 반응 온도는 바람직하게는 0 내지 180 ℃, 보다 바람직하게는 10 내지 150 ℃이다. 반응 시간은 바람직하게는 0.5 내지 24 시간이고, 보다 바람직하게는 2 내지 8 시간이다.

상기 방법 (i)에서 얻어지는 이미드화 중합체는 이것을 그대로 액정 배향제의 제조에 사용할 수도 있고, 또는 얻어지는 이미드화 중합체를 정제한 후 액정 배향제의 제조에 사용할 수도 있다. 한편, 상기 방법 (ii)에서는 이미드화 중합체를 함유하는 반응 용액이 얻어진다. 이 반응 용액은 이것을 그대로 액정 배향제의 제 조에 사용할 수도 있고, 반응 용액으로부터 탈수제 및 탈수 폐환 촉매를 제거한 후 액정 배향제의 제조에 사용할 수도 있고, 이미드화 중합체를 단리한 후 액정 배향제의 제조에 사용할 수도 있고, 또는 단리한 이미드화 중합체를 정제한 후 액정 배향제의 제조에 사용할 수도 있다. 반응 용액으로부터 탈수제 및 탈수 폐환 촉매를 제거하기 위해서는, 예를 들면 용매 치환 등의 방법을 적용할 수 있다. 이미드화 중합체의 단리, 정제는, 폴리아믹산의 단리, 정제 방법으로서 상기한 것과 동일한 조작을 행함으로써 행할 수 있다.

-말단 수식형의 중합체-

본 발명의 액정 배향제가 함유할 수 있는 폴리아믹산 또는 그의 이미드화 중합체는, 분자량이 조절된 말단 수식형일 수도 있다. 말단 수식형의 중합체를 사용함으로써, 본 발명의 효과를 손상시키지 않고 액정 배향제의 도포 특성 등을 더욱 개선할 수 있다. 이러한 말단 수식형의 중합체는, 폴리아믹산을 합성할 때 분자량 조절제를 중합 반응계에 첨가함으로써 행할 수 있다. 분자량 조절제로서는, 예를 들면 산 일무수물, 모노아민 화합물, 모노이소시아네이트 화합물 등을 들 수 있다.

상기 산 일무수물로서는, 예를 들면 말레산 무수물, 프탈산 무수물, 이타콘산 무수물, n-데실숙신산 무수물, n-도데실숙신산 무수물, n-테트라데실숙신산 무수물, n-헥사데실숙신산 무수물 등을 들 수 있다. 상기 모노아민 화합물로서는, 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 등을 들 수 있다. 상기 모노이소시아네이트 화합물로서는, 예를 들면 페닐이소시아네이트, 나프틸이소시아네이트 등을 들 수 있다.

분자량 조절제의 사용 비율은, 폴리아믹산을 합성할 때 사용하는 테트라카르복실산 이무수물 및 디아민의 합계 100 중량부에 대하여 바람직하게는 5 중량부 이하이고, 보다 바람직하게는 2 중량부 이하이다.

-용액 점도-

이상과 같이 하여 얻어지는 폴리아믹산 또는 이미드화 중합체는, 농도 10 중량％의 용액으로 했을 때 20 내지 800 mPaㆍs의 용액 점도를 갖는 것이 바람직하고, 30 내지 500 mPaㆍs의 용액 점도를 갖는 것이 보다 바람직하다.

상기 중합체의 용액 점도(mPaㆍs)는, 해당 중합체의 양용매(예를 들면 γ-부티로락톤, N-메틸-2-피롤리돈 등)를 사용하여 제조한 농도 10 중량％의 중합체 용액에 대하여, E형 회전 점도계를 사용하여 25 ℃에서 측정한 값이다.

<기타 첨가제>

본 발명의 액정 배향막은, 상기한 바와 같은 폴리아믹산 및 이것을 탈수 폐환시켜 이루어지는 이미드화 중합체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 중합체를 필수 성분으로서 함유하지만, 필요에 따라 기타 성분을 함유할 수도 있다. 이러한 기타 성분으로서는, 예를 들면 분자 내에 1개 이상의 에폭시기를 갖는 화합물(이하, "에폭시 화합물"이라고 함), 관능성 실란 화합물 등을 들 수 있다.

상기 에폭시 화합물로서는, 예를 들면 에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 트리프로필렌글 리콜디글리시딜에테르, 폴리프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 네오펜틸글리콜디글리시딜에테르, 1,6-헥산디올디글리시딜에테르, 글리세린디글리시딜에테르, 2,2-디 브로모네오펜틸글리콜디글리시딜에테르, 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, N,N-디글리시딜-벤질아민, N,N-디글리시딜-아미노메틸시클로헥산 등을 바람직한 것으로서 들 수 있다. 이들 에폭시기 함유 화합물의 배합 비율은, 중합체의 합계량(액정 배향제에 함유되는 폴리아믹산 및 그의 이미드화 중합체의 합계량을 말하고, 이하 동일함) 100 중량부에 대하여 바람직하게는 40 중량부 이하, 보다 바람직하게는 0.1 내지 30 중량부이다.

상기 관능성 실란 화합물로서는, 예를 들면 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 2-아미노프로필트리메톡시실란, 2-아미노프로필트리에톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, 3-우레이도프로필트리메톡시실란, 3-우레이도프로필트리에톡시실란, N-에톡시카르보닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-에톡시카르보닐-3-아미노프로필트리에톡시실란, N-트리에톡시실릴프로필트리에틸렌트리아민, N-트리메톡시실릴프로필트리에틸렌트리아민, 10-트리메톡시실릴-1,4,7-트리아자데칸, 10-트리에톡시실릴-1,4,7-트리아자데칸, 9-트리메톡시실릴-3,6-디아자노닐아세테이트, 9-트리에톡시실릴-3,6-디아자노닐아세테이트, N-벤질-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-벤질-3-아미노프로필트리에톡시실란, N-페닐-3-아미노프로필 트리메톡시실란, N-페닐-3-아미노프로필트리에톡시실란, N-비스(옥시에틸렌)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-비스(옥시에틸렌)-3-아미노프로필트리에톡시실란 등을 들 수 있다.

이들 관능성 실란 함유 화합물의 배합 비율은, 중합체의 합계량 100 중량부에 대하여 바람직하게는 40 중량부 이하이다.

<액정 배향제>

본 발명의 액정 배향제는, 상기한 바와 같은 폴리아믹산 및 그의 이미드화 중합체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 중합체 및 필요에 따라 임의적으로 배합되는 기타 첨가제가 바람직하게는 유기 용매 중에 용해 함유되어 구성된다.

본 발명의 액정 배향제에 사용할 수 있는 유기 용매로서는, 폴리아믹산의 합성 반응에 사용되는 것으로서 예시한 용매를 들 수 있다. 또한, 폴리아믹산의 합성 반응시에 병용할 수 있는 것으로서 예시한 빈용매도 적절하게 선택하여 병용할 수 있다. 이러한 유기 용매의 바람직한 예로서는, 예를 들면 N-메틸-2-피롤리돈, γ-부티로락톤, γ-부티로락탐, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 4-히드록시-4-메틸-2-펜타논, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 락트산 부틸, 아세트산 부틸, 메틸메톡시프로피오네이트, 에틸에톡시프로피오네이트, 에틸렌글리콜메틸에테르, 에틸렌글리콜에틸에테르, 에틸렌글리콜-n-프로필에테르, 에틸렌글리콜-i-프로필에테르, 에틸렌글리콜-n-부틸에테르(부틸셀로솔브), 에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글 리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디이소부틸케톤, 이소아밀프로피오네이트, 이소아밀이소부티레이트, 디이소펜틸에테르 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용할 수도 있고, 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.

본 발명의 액정 배향제의 고형분 농도(액정 배향제 중 유기 용매를 제외한 성분의 합계 중량이 액정 배향제의 전체 중량에 차지하는 비율)는 점성, 휘발성 등을 고려하여 적절하게 선택되지만, 바람직하게는 1 내지 10 중량％의 범위이다. 즉, 본 발명의 액정 배향제는 이것을 기판 표면에 도포하고, 유기 용매를 제거함으로써 액정 배향막이 되는 도막이 형성되지만, 고형분 농도가 1 중량％ 미만인 경우에는, 이 도막의 막 두께가 지나치게 작아져 양호한 액정 배향막을 얻기 어려워지는 경우가 있고, 한편 고형분 농도가 10 중량％를 초과하는 경우에는, 도막의 막 두께가 지나치게 커져 마찬가지로 양호한 액정 배향막을 얻기 어려워지는 경우가 있고, 액정 배향제의 점성이 증대되어 도포 특성이 저하되는 경우가 있다.

특히 바람직한 고형분 농도의 범위는, 기판에 액정 배향제를 도포할 때 이용하는 방법에 따라 상이하다. 예를 들면, 스피너법에 의한 경우에는 1.5 내지 4.5 중량％의 범위가 특히 바람직하다. 인쇄법에 의한 경우에는 고형분 농도를 3 내지 9 중량％의 범위로 하고, 그에 따라 용액 점도를 12 내지 50 mPaㆍs의 범위로 하는 것이 특히 바람직하다. 잉크젯법에 의한 경우에는 고형분 농도를 1 내지 5 중량％의 범위로 하고, 그에 따라 용액 점도를 3 내지 15 mPaㆍs의 범위로 하는 것이 특 히 바람직하다.

<액정 표시 소자>

본 발명의 액정 표시 소자는, 상기한 바와 같은 본 발명의 액정 배향제로 형성된 액정 배향막을 구비하는 것이다. 본 발명의 액정 표시 소자는, 수직 배향형의 액정 셀을 갖는 수직 배향형 액정 표시 소자인 것이 바람직하다.

본 발명의 액정 표시 소자는, 예를 들면 다음의 방법에 의해 제조할 수 있다.

(1) 패터닝된 투명 도전막이 설치되어 있는 기판의 한쪽 면에, 본 발명의 액정 배향제를 예를 들면 롤코터법, 스피너법, 인쇄법, 잉크젯법 등의 방법에 의해 도포하고, 이어서 도포면을 가열함으로써 도막을 형성한다. 여기서, 기판으로서는 예를 들면 플로트 유리, 소다 유리 등의 유리; 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르술폰, 폴리카르보네이트, 지환식 폴리올레핀 등의 플라스틱을 포함하는 투명 기판을 사용할 수 있다. 기판의 한쪽 면에 설치되는 투명 도전막으로서는, 산화주석(SnO₂)을 포함하는 NESA막(미국 PPG사 등록 상표), 산화인듐-산화주석(In₂O₃-SnO₂)을 포함하는 ITO막 등을 사용할 수 있다. 패터닝된 투명 도전막을 얻기 위해서는, 예를 들면 기판 위에 패턴없이 투명 도전막을 형성한 후 포토에칭에 의해 원하는 패턴을 형성하는 방법, 투명 도전막을 형성할 때 원하는 패턴을 갖는 마스크를 사용하여 패터닝된 투명 도전막을 직접 형성하는 방법 등을 사용할 수 있다. 액정 배향제의 도포시에는 형성되는 액정 배향막과 기판 표면 의 접착성을 더욱 양호하게 하기 위해 기판 위에, 예를 들면 관능성 실란 화합물, 관능성 티탄 화합물 등을 미리 도포할 수도 있다. 액정 배향제 도포 후 도포한 배향제의 액체 적하 방지 등의 목적으로, 바람직하게는 예비 가열(예비 베이킹)이 실시된다. 예비 베이킹 온도는 바람직하게는 30 내지 200 ℃이고, 보다 바람직하게는 40 내지 150 ℃이고, 특히 바람직하게는 40 내지 100 ℃이다. 예비 베이킹 시간은 바람직하게는 0.5 내지 10분이고, 보다 바람직하게는 1 내지 5분이다. 그 후, 용제를 완전히 제거하는 것 등을 목적으로 소성(후 베이킹) 공정이 실시된다. 이 후 베이킹 온도는 바람직하게는 80 내지 300 ℃이고, 보다 바람직하게는 120 내지 250 ℃이다. 후 베이킹 시간은 바람직하게는 5 내지 180분이고, 보다 바람직하게는 10 내지 120분이다.

본 발명의 액정 배향제는 도포 후 유기 용매를 제거함으로써 배향막이 되는 도막을 형성하지만, 본 발명의 액정 배향제에 함유되는 중합체가 폴리아믹산 또는 이미드환 구조와 아믹산 구조를 병유하는 이미드화 중합체인 경우에는, 도막 형성 후 추가로 가열함으로써 탈수 폐환 반응을 진행시켜, 보다 이미드화된 도막으로 할 수도 있다.

여기서 형성되는 도막의 막 두께는 바람직하게는 0.001 내지 1 ㎛이고, 보다 바람직하게는 0.005 내지 0.5 ㎛이다.

(2) 상기한 바와 같이 하여 액정 배향막이 형성된 기판을 2매 준비하고, 이 2매의 기판 사이에 액정을 배치함으로써 액정 셀을 제조한다. 액정 셀을 제조하기 위해서는, 예를 들면 이하의 2 가지 방법을 들 수 있다.

제1 방법은, 종래부터 알려져 있는 방법이다. 우선, 각각의 액정 배향막이 대향하도록 간극(셀 간격)을 두어 2매의 기판을 대향 배치하고, 2매의 기판 주변부를 밀봉제를 사용하여 접합하고, 기판 표면 및 밀봉제에 의해 구획된 셀 간격 내에 액정을 주입 충전한 후, 주입 구멍을 밀봉함으로써 액정 셀을 제조할 수 있다.

제2 방법은, ODF(One Drop Fill) 방식이라고 불리는 방법이다. 액정 배향막을 형성한 2매의 기판 중 한쪽 기판 위의 소정의 장소에 예를 들면 자외 광 경화성의 밀봉재를 도포하고, 액정 배향막면 위에 액정을 적하한 후 액정 배향막이 대향하도록 다른쪽 기판을 접합하고, 이어서 기판의 전체 면에 자외광을 조사하여 밀봉제를 경화함으로써 액정 셀을 제조할 수 있다. 본 발명의 액정 배향제는, 수직 배향성이 우수한 액정 배향막을 형성할 수 있기 때문에, ODF법에 의해 VA형 액정 표시 소자를 제조했을 때에도 ODF 불균일이 발생하지 않는 액정 표시 소자를 얻을 수 있다는 이점을 갖는다.

어떠한 방법에 의한 경우에도, 이어서 사용한 액정이 등방상을 취하는 온도까지 액정 셀을 가열한 후, 실온까지 서서히 냉각함으로써 액정 충전시의 유동 배향을 제거하는 것이 바람직하다.

또한, 액정 셀의 외측 표면에 편광판을 접합함으로써, 본 발명의 액정 표시 소자를 얻을 수 있다.

여기서, 밀봉제로서는, 예를 들면 경화제 및 스페이서로서의 산화알루미늄 구를 함유하는 에폭시 수지 등을 사용할 수 있다.

액정으로서는, 네마틱형 액정 및 스멕틱형 액정을 들 수 있다. 그 중에서도 음의 유전 이방성을 갖는 네마틱형 액정이 바람직하고, 예를 들면 쉬프 염기계 액정, 아족시계 액정, 비페닐계 액정, 페닐시클로헥산계 액정, 에스테르계 액정, 터페닐계 액정, 비페닐시클로헥산계 액정, 피리미딘계 액정, 디옥산계 액정, 비시클로옥탄계 액정, 쿠반계 액정 등을 사용할 수 있다. 또한, 이들 액정에, 예를 들면 콜레스틸클로라이드, 콜레스테릴노나에이트, 콜레스테릴카르보네이트 등의 콜레스테릭형 액정이나 상품명 "C-15", "CB-15"(머크사 제조)로서 판매되고 있는 것과 같은 키랄제 등을 첨가하여 사용할 수도 있다. 또한, p-디실록시벤질리덴-p-아미노-2-메틸부틸신나메이트 등의 강유전성 액정도 사용할 수 있다.

또한, 액정 셀의 외표면에 접합되는 편광판으로서는, 폴리비닐 알코올을 연신 배향시키면서 요오드를 흡수시킨 "H막"이라고 불리는 편광막을 아세트산 셀룰로오스 보호막 사이에 끼운 편광판 또는 H막 그 자체로 이루어지는 편광판을 들 수 있다.

<실시예>

<상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 합성>

실시예 1(화합물 (1-2-1)의 합성))

하기 반응식 4에 따라, 화합물 (1-2-1)을 합성하였다.

화합물 (1-2-1b)의 합성

교반기, 질소 도입관 및 온도계를 구비한 1 L의 삼구 플라스크에 화합물 (1-2-1a) 66 g, 탄산칼륨 61 g, 요오드에탄올 27 g 및 1-메틸-2-피롤리돈 300 mL를 투입하고, 100 ℃에서 5 시간 동안 반응을 행하였다. 반응 종료 후, 반응 혼합물을 1.5 L의 물에 붓고, 생성된 침전을 회수하였다. 이 침전을 아세트산 에틸에 용해하여 얻은 용액을 물로 3회 세정한 후, 황산마그네슘으로 건조, 농축하고, 용매를 제거함으로써 화합물 (1-2-1b)를 72 g 얻었다.

화합물 (1-2-1c)의 합성

교반기, 질소 도입관 및 온도계를 구비한 1 L의 삼구 플라스크에 화합물 (1-2-1b) 56 g, t-부톡시칼륨 17 g, 테트라부틸암모늄브로마이드 4.8 g 및 테트라히드로푸란 400 mL를 투입하고, 빙냉하여 3 시간 동안 교반하였다(이것을 반응액 A로 함).

한편, 적하 깔때기, 질소 도입관 및 교반기를 구비한 1 L의 삼구 플라스크에 2,4-디니트로클로로벤젠 30 g 및 테트라히드로푸란 30 mL를 투입하고, 이것을 빙냉하면서 상기 반응액 A를 1 시간 이상에 걸쳐서 서서히 적하하여 이대로 실온에서 12 시간 동안 반응을 행하였다. 반응 종료 후, 반응 혼합물을 1 L의 물에 붓고, 생성된 침전을 회수하였다. 이 침전을 아세트산 에틸에 용해하여 얻은 용액을 물로 3회 세정한 후, 황산마그네슘으로 건조, 농축하고, 에탄올로 재결정함으로써 화합물 (1-2-1c)를 65 g 얻었다.

화합물 (1-2-1)의 합성

환류관, 질소 도입관 및 온도계를 구비한 2 L의 삼구 플라스크에 화합물 (1-2-1c) 54 g, 염화주석 2수화물 226 g 및 아세트산 에틸 1 L를 투입하여 4 시간 동안 환류하에 반응을 행하였다. 반응 종료 후, 반응 혼합물에 불화칼륨 수용액을 첨가하고, 생성된 석출물을 여과에 의해 제거한 후, 분액하여 수층을 제거하여 유 기층을 얻었다. 이 유기층에 대하여, 불화칼륨 수용액 및 물로 순차적으로 세정을 행한 후, 황산마그네슘으로 건조, 농축하고, 에탄올로 재결정함으로써 화합물 (1-2-1)을 36 g 얻었다.

실시예 2(화합물 (1-7-1)의 합성))

하기 반응식 5에 따라, 화합물 (1-7-1)을 합성하였다.

화합물 (1-7-1b)의 합성

교반기, 질소 도입관 및 온도계를 구비한 1 L의 삼구 플라스크에 화합물 (1-7-1a) 81 g, 숙신산 무수물 60 g, N,N-디메틸아미노피리딘 4.4 g, 트리에틸아민 36 g 및 아세트산 에틸 400 mL를 투입하고, 90 ℃에서 8 시간 동안 반응을 행하였다. 반응 종료 후, 반응 혼합물로부터 아세트산 에틸을 증류 제거하고, 잔존물에 클로로포름 2 L를 첨가하여 유기층을 얻었다. 이 유기층을 묽은 염산으로 3회, 물로 4회 순차적으로 세정한 후, 황산마그네슘으로 건조, 농축하여 생성된 침전을 여과 분별하여 회수하고, 이것을 건조함으로써 화합물 (1-7-1b)를 97 g 얻었다.

화합물 (1-7-1c)의 합성

교반기, 온도계 및 질소 도입관을 구비한 5 L의 삼구 플라스크에 화합물 (1-7-1b) 74 g, 3,5-디니트로벤질클로라이드 43 g, 탄산칼륨 83 g, 요오드화나트륨 60 g 및 N,N-디메틸포름아미드 500 mL를 투입하고, 60 ℃에서 8 시간 동안 반응을 행하였다. 반응 종료 후, 반응 혼합물에 클로로포름을 3 L 첨가하고, 유기층을 물로 3회 세정하였다. 이어서, 유기층에 대하여 황산마그네슘으로 건조한 후, 농축하여 석출된 고체를 회수하고, 에탄올로 세정한 후 감압하에 에탄올을 제거함으로써 화합물 (1-7-1c)를 88 g 얻었다.

화합물 (1-7-1)의 합성

교반기, 온도계 및 질소 도입관을 구비한 2 L의 삼구 플라스크에 화합물 (1-7-1c) 82 g, 염화주석 2수화물 340 g 및 아세트산 에틸 1 L를 투입하여 4 시간 동안 환류하에 반응을 행하였다. 반응 종료 후, 반응 혼합물에 불화칼륨 수용액을 첨가하고, 석출물을 여과에 의해 제거한 후, 분액하고 수층을 제거하여 유기층을 얻었다. 이 유기층을 불화칼륨 수용액 및 물로 순차적으로 세정한 후, 황산마그네슘으로 건조, 농축하고, 에탄올로 재결정함으로써 화합물 (1-7-1)을 50 g 얻었다.

<이미드화 중합체의 합성>

실시예 3

테트라카르복실산 무수물로서 2,3,5-트리카르복시시클로펜틸아세트산 이무수물(TCA) 61 g, 디아민으로서 화합물 (1-2-1) 13 g(TCA 1 몰에 대하여 0.1 몰에 상당함) 및 p-페닐렌디아민 26 g을 N-메틸-2-피롤리돈 400 g에 용해하고, 60 ℃에서 6 시간 동안 반응을 행함으로써 폴리아믹산을 20 중량％ 함유하는 용액을 얻었다. 이 용액에 대하여, 25 ℃에서 측정한 용액 점도는 6,000 mPaㆍs였다.

이어서, 얻어진 폴리아믹산 용액에 N-메틸-2-피롤리돈 1,500 g을 추가하고, 피리딘 21 g 및 아세트산 무수물 28 g을 첨가하여 110 ℃에서 4 시간 동안 탈수 폐환 반응을 행하였다. 탈수 폐환 반응 후, 계 내의 용매를 새로운 N-메틸-2-피롤리돈으로 용매 치환(이 용매 치환 조작에 의해, 탈수 폐환 반응에 사용한 피리딘 및 아세트산 무수물을 계 외로 제거하였으며, 이하 동일함)함으로써, 이미드화율 약 50 ％의 이미드화 중합체 (A-1)을 20 중량％ 함유하는 용액을 얻었다. 이 용액을 소량 분취하여 N-메틸-2-피롤리돈을 첨가하고, 이미드화 중합체 농도 6.0 중량％의 용액으로서 측정한 용액 점도는 25 mPaㆍs였다.

실시예 4

테트라카르복실산 무수물로서 2,3,5-트리카르복시시클로펜틸아세트산 이무수물(TCA) 61 g, 디아민으로서 화합물 (1-7-1) 13 g(TCA 1 몰에 대하여 0.1 몰에 상당함) 및 p-페닐렌디아민 26 g(PDA)을 N-메틸-2-피롤리돈 400 g에 용해하고, 60 ℃에서 6 시간 동안 반응을 행함으로써 폴리아믹산을 20 중량％ 함유하는 용액을 얻 었다. 이 용액에 대하여, 25 ℃에서 측정한 용액 점도는 4,800 mPaㆍs였다.

이어서, 얻어진 폴리아믹산 용액에 N-메틸-2-피롤리돈 1,500 g을 추가하고, 피리딘 21 g 및 아세트산 무수물 28 g을 첨가하여 110 ℃에서 4 시간 동안 탈수 폐환 반응을 행하였다. 탈수 폐환 반응 후, 계 내의 용제를 새로운 N-메틸-2-피롤리돈으로 용제 치환함으로써, 이미드화율 약 50 ％의 이미드화 중합체 (A-2)를 20 중량％ 함유하는 용액을 얻었다. 이 용액을 소량 분취하여 N-메틸-2-피롤리돈을 첨가하고, 이미드화 중합체 농도 6.0 중량％의 용액으로서 측정한 용액 점도는 22 mPaㆍs였다.

<이미드화 중합체의 비교 합성예>

비교 합성예 1

테트라카르복실산 무수물로서 2,3,5-트리카르복시시클로펜틸아세트산 이무수물(TCA) 29 g과 디아민으로서 하기 화학식 R-1로 표시되는 화합물 9.9 g(TCA 1 몰에 대하여 0.2 몰에 상당함) 및 p-페닐렌디아민 11 g(PDA)을 N-메틸-2-피롤리돈 450 g에 용해하고, 60 ℃에서 6 시간 동안 반응을 행함으로써 폴리아믹산을 20 중량％ 함유하는 용액을 얻었다. 이 용액에 대하여, 25 ℃에서 측정한 용액 점도는 3,500 mPaㆍs였다.

[화학식 R-1]

이어서, 얻어진 폴리아믹산 용액에 N-메틸-2-피롤리돈 500 g을 추가하고, 피리딘 10 g 및 아세트산 무수물 13 g을 첨가하여 110 ℃에서 4 시간 동안 탈수 폐환 반응을 행하였다. 탈수 폐환 반응 후, 계 내의 용제를 새로운 N-메틸-2-피롤리돈으로 용제 치환함으로써, 이미드화율 약 49 ％의 이미드화 중합체 (B-2)를 20 중량％ 함유하는 용액을 얻었다. 이 용액을 소량 분취하여 N-메틸-2-피롤리돈을 첨가하고, 이미드화 중합체 농도 6.0 중량％의 용액으로서 측정한 용액 점도는 25 mPaㆍs였다.

<액정 배향제의 제조 및 평가>

실시예 5

[인쇄성 평가용 액정 배향제의 제조]

상기 실시예 3에서 얻어진 이미드화 중합체 (A-1)을 함유하는 용액에, 에폭시 화합물로서 하기 화학식 E-1로 표시되는 화합물을 상기 용액에 함유되는 이미드화 중합체 (A-1)의 100 중량부에 대하여 20 중량부 첨가하고, 추가로 γ-부티로락 톤(BL), N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 및 부틸셀로솔브(BC)를 첨가하여 용매 조성이 BL:NMP:BC=40:30:30(중량비), 고형분 농도가 6.0 중량％인 용액으로 하였다. 이 용액을 공경 1 ㎛의 필터를 사용하여 여과함으로써, 인쇄성 평가용 액정 배향제를 제조하였다. 이 액정 배향제에 대하여, 25 ℃에서 측정한 용액 점도는 22 mPaㆍs였다.

[화학식 E-1]

[인쇄성의 평가]

상기에서 제조한 인쇄성 평가용 액정 배향제에 대하여, 액정 배향막 인쇄기(닛본 샤신 인사쯔(주) 제조, 옹스트로머 S40L-532)를 사용하여 ITO막을 포함하는 투명 전극 부착 유리 기판의 투명 전극면에 도포하고, 80 ℃에서 1분간 가열(예비 베이킹)하여 용매를 제거한 후, 180 ℃에서 10분간 가열(후 베이킹)함으로써 막 두께 8,000 ㎚의 도막을 형성하였다. 이 도막을 육안으로 관찰하여 크레이터링 및 도포 불균일의 유무를 조사한 바, 인쇄 불균일 및 핀홀 모두 관찰되지 않았으며, 상기 액정 배향제의 인쇄성은 "양호"하였다.

[액정 표시 소자 제조용 액정 배향제의 제조]

상기 실시예 3에서 얻어진 이미드화 중합체 (A-1)을 함유하는 용액에, 에폭 시 화합물로서 상기 화학식 E-1로 표시되는 화합물을 상기 용액에 함유되는 이미드화 중합체 (A-1) 100 중량부에 대하여 20 중량부 첨가하고, 추가로 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 및 부틸셀로솔브(BC)를 첨가하여 용매 조성이 NMP:BC=50:50(중량비), 고형분 농도가 4 중량％인 용액으로 하였다. 이 용액을 공경 1 ㎛의 필터를 사용하여 여과함으로써, 액정 표시 소자 제조용 액정 배향제를 제조하였다.

[수직 배향 규제력 평가용 액정 표시 소자의 제조]

두께 1 ㎜의 유리 기판의 한쪽 면에 설치된 ITO막을 포함하는 투명 도전막 위에, 상기에서 제조한 액정 표시 소자 제조용 액정 배향제를 스피너에 의해 도포하고, 핫 플레이트 위에서 80 ℃에서 1분간 가열(예비 베이킹)하여 용매를 제거한 후, 200 ℃에서 60분간 가열(후 베이킹)함으로써 막 두께 0.08 ㎛의 도막을 형성하였다. 이 도막에 대하여, 레이온천을 권취한 롤을 갖는 러빙 머신에 의해, 롤 회전수 400 rpm, 스테이지 이동 속도 3 ㎝/초, 모족 압입 길이 0.4 ㎜로 러빙 처리를 행하였다. 그 후, 초순수 중에서 1분간 초음파 세정을 행하고, 이어서 230 ℃ 클린 오븐 중에서 25분간 건조함으로써, 러빙 처리를 실시한 액정 배향막을 갖는 기판을 얻었다. 이 조작을 반복하여, 러빙 처리를 실시한 액정 배향막을 갖는 기판을 한 쌍(2매) 얻었다.

이어서, 상기 한 쌍의 기판의 액정 배향막을 갖는 각각의 외연부에, 직경 5.5 ㎛의 산화알루미늄 구 함유 에폭시 수지 접착제를 도포한 후, 액정 배향막면이 역평행이 되도록 중첩하여 압착하고, 접착제를 경화시켰다. 이어서, 액정 주입구로부터 한 쌍의 기판 사이에 네마틱형 액정(머크사 제조, MLC-6608)을 충전한 후, 아크릴계 광 경화 접착제로 액정 주입구를 밀봉하여 액정 셀로 하고, 이 액정 셀의 외측 양면에 편광판을 접합함으로써 수직 배향 규제력 평가용 액정 표시 소자를 제조하였다.

[수직 배향 규제력의 평가]

상기 제조한 수직 배향 규제력 평가용 액정 표시 소자에 대하여, 결정 회전각법에 의해 측정한 프리틸트각이 86° 이상인 것을 수직 배향 규제력 "양호", 86° 미만인 것을 수직 배향 규제력 "불량"으로 평가한 바, 이 액정 표시 소자는 89°의 프리틸트각을 나타내었으며, 수직 배향 규제력은 "양호"하였다.

또한, 상기 [수직 배향 규제력 평가용 액정 표시 소자의 제조]에서 실시한 러빙 처리는, 액정 배향막의 수직 배향 규제력을 감쇄하는 효과가 있다고 알려져 있다. 또한, 러빙 처리를 실시하였음에도 불구하고 86° 이상의 프리틸트각을 나타내는 경우에는 수직 배향 규제력이 매우 우수하다고 할 수 있으며, 이러한 결과를 제공하는 액정 배향제는, 이것을 ODF 방식에 의한 VA형 액정 표시 소자의 제조에 사용한 경우에도 표시 불균일이 발생하지 않는다는 것이 경험적으로 분명하다.

[전압 유지율 평가용 액정 표시 소자의 제조]

상기 [수직 배향 규제력 평가용 액정 표시 소자의 제조]에서, 형성된 도막에 대하여 러빙 처리 및 이어서 세정 및 건조 처리를 실시하지 않은 것 이외에는, 상기 [수직 배향 규제력 평가용 액정 표시 소자의 제조]와 동일하게 실시하여 전압 유지율 평가용 액정 표시 소자를 제조하였다.

[전압 유지율의 평가]

상기에서 제조한 전압 유지율 평가용 액정 표시 소자에 대하여, 60 ℃에서 5 V의 전압을 60 마이크로초의 인가 시간, 16.7 마이크로초의 스팬(span)으로 인가한 후, 전압 인가의 해제로부터 16.7 밀리초 후의 전압 유지율을 측정하였다. 이 액정 표시 소자의 전압 유지율은 99 ％였다.

실시예 6 및 비교예 1

상기 실시예 5에서, 이미드화 중합체를 함유하는 용액으로서 표 1에 지적한 이미드화 중합체를 함유하는 용액을 사용한 것 이외에는, 실시예 5와 동일하게 하여 각각 2종의 액정 배향제를 제조하여 평가하였다. 평가 결과는, 인쇄성 평가용 액정 배향제의 용액 점도와 함께 표 1에 나타내었다.

이상의 실시예에 의해 구체적으로 설명한 바와 같이, 본 발명의 액정 배향제는 우수한 인쇄성을 나타냄과 동시에, 이로부터 형성되는 액정 배향막은 양호한 수직 배향 규제력을 갖는 것이기 때문에, ODF법에 의해 VA형 액정 표시 소자를 제조했을 때에도 ODF 불균일이 발생하지 않는 액정 표시 소자를 높은 수율로 제조할 수 있다는 이점을 갖는다.

Claims

테트라카르복실산 이무수물과, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 디아민을 반응시켜 얻어지는 폴리아믹산 및 그의 이미드화 중합체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 중합체를 함유하는 것을 특징으로 하는, 수직 배향형 액정 표시 소자의 액정 배향막을 형성하기 위한 액정 배향제.

<화학식 1>

(화학식 1 중, R은 불소 원자로 치환될 수도 있는 탄소수 3 내지 20의 알킬기이고, A는 1,4-시클로헥실렌기 또는 1,4-페닐렌기이고, B¹은 산소 원자 또는 -OCO-^*(단, "*"를 붙인 결합손이 (CH₂)_b와 결합함)이고, B²는 산소 원자 또는 -COO-^*(단, "*"를 붙인 결합손이 A와 결합함)이고, a는 0 또는 1이고, b는 2 내지 10의 정수이고, c는 0 또는 1이되, 단 화학식 1 중 하기 화학식

으로 표시되는 유닛은 하기 화학식 중 어느 하나로 표시되는 유닛임)

(상기 화학식 중, "+"를 붙인 결합손이 B²와 결합함)
제1항에 있어서, 상기 테트라카르복실산 이무수물이 지환식 테트라카르복실산 이무수물을 포함하는 것인 액정 배향제.
제1항에 있어서, 상기 중합체가 이미드화 중합체인 액정 배향제.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 액정 배향제로 형성된 액정 배향막을 구비하는 것을 특징으로 하는 수직 배향형 액정 표시 소자.
테트라카르복실산 이무수물과, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 디아민을 반응시켜 얻어지는 폴리아믹산 또는 그의 이미드화 중합체.

<화학식 1>

(화학식 1 중, R은 불소 원자로 치환될 수도 있는 탄소수 3 내지 20의 알킬기이고, A는 1,4-시클로헥실렌기 또는 1,4-페닐렌기이고, B¹은 산소 원자 또는 -OCO-^*(단, "*"를 붙인 결합손이 (CH₂)_b와 결합함)이고, B²는 산소 원자 또는 -COO-^*(단, "*"를 붙인 결합손이 A와 결합함)이고, a는 0 또는 1이고, b는 2 내지 10의 정수이고, c는 0 또는 1이되, 단 화학식 1 중 하기 화학식

으로 표시되는 유닛은 하기 화학식 중 어느 하나로 표시되는 유닛임)

(상기 화학식 중, "+"를 붙인 결합손이 B²와 결합함)
하기 화학식 1로 표시되는 화합물.

<화학식 1>

(화학식 1 중, R은 불소 원자로 치환될 수도 있는 탄소수 3 내지 20의 알킬기이고, A는 1,4-시클로헥실렌기 또는 1,4-페닐렌기이고, B¹은 산소 원자 또는 -OCO-^*(단, "*"를 붙인 결합손이 (CH₂)_b와 결합함)이고, B²는 산소 원자 또는 -COO-^*(단, "*"를 붙인 결합손이 A와 결합함)이고, a는 0 또는 1이고, b는 2 내지 10의 정수이고, c는 0 또는 1이되, 단 화학식 1 중 하기 화학식

으로 표시되는 유닛은 하기 화학식 중 어느 하나로 표시되는 유닛임)

(상기 화학식 중, "+"를 붙인 결합손이 B²와 결합함)
편면에 액정 배향막이 형성된 기판을 2매 준비하고, 2매의 기판 사이에 액정을 배치하는 공정을 거치는, 수직 배향형 액정 표시 소자의 제조 방법이며,

상기 액정 배향막이 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 액정 배향제로 형성된 것이며, 그리고

상기 2매의 기판 사이에 액정을 배치하는 공정이 2매의 기판 중 한쪽 기판 위의 액정 배향막면 위에 액정을 적하한 후, 액정 배향막이 대향하도록 다른쪽 기판을 접합함으로써 행해지는 것인 방법.