KR101818788B1

KR101818788B1 - 폴리아믹산에스테르와 폴리아믹산을 함유하는 액정 배향제 및 액정 배향막

Info

Publication number: KR101818788B1
Application number: KR1020127026739A
Authority: KR
Inventors: 나오키 사쿠모토; 요스케 이이누마; 마사토 나가오; 유호 노구치
Original assignee: 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤
Priority date: 2010-03-15
Filing date: 2011-03-14
Publication date: 2018-01-15
Also published as: WO2011115078A1; CN102893208B; TW201200541A; TWI515227B; JPWO2011115078A1; KR20130016275A; JP6048143B2; CN102893208A

Abstract

액정 배향막의 표면의 미세한 요철을 저감시킬 수 있어 액정 배향성이 향상됨과 함께, 전기적 특성도 개선되어, 신뢰성이 향상된 액정 배향제를 제공한다. 하기 식 (1) 로 나타내는 반복 단위를 갖는 폴리아믹산에스테르와, 하기 식 (2) 로 나타내는 반복 단위를 갖는 폴리아믹산과, 유기 용매를 함유하고, 상기 폴리아믹산에스테르의 중량 평균 분자량이 상기 폴리아믹산의 중량 평균 분자량보다 작은 것을 특징으로 하는 액정 배향제.

(식 (1) 및 식 (2) 에 있어서, X₁ 및 X₂ 는 각각 독립적으로 4 가의 유기기이고, Y₁ 및 Y₂ 는 각각 독립적으로 2 가의 유기기이다. R₁ 은 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기이고, A₁ 및 A₂ 는 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 치환기를 가져도 되는 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기, 알케닐기, 혹은 알키닐기이다)

Description

폴리아믹산에스테르와 폴리아믹산을 함유하는 액정 배향제 및 액정 배향막 {LIQUID CRYSTAL ALIGNMENT AGENT CONTAINING POLYAMIC ACID ESTER AND POLYAMIC ACID, AND LIQUID CRYSTAL ALIGNMENT FILM}

본 발명은, 폴리아믹산에스테르와 폴리아믹산을 함유하는 액정 배향제 및 그 액정 배향제로부터 얻어지는 액정 배향막에 관한 것이다.

액정 텔레비젼, 액정 디스플레이 등에 사용되는 액정 표시 소자는 통상, 액정의 배열 상태를 제어하기 위한 액정 배향막이 소자 내에 형성되어 있다. 액정 배향막으로는 지금까지 폴리아믹산 (폴리아미드산) 등의 폴리이미드 전구체나 가용성 폴리이미드 용액을 주성분으로 하는 액정 배향제를 유리 기판 등에 도포하여 소성한 폴리이미드계의 액정 배향막이 주로 사용되고 있다.

액정 표시 소자의 고정세화에 수반하여, 액정 표시 소자의 콘트라스트 저하의 억제나 잔상 현상의 저감과 같은 요구로부터, 액정 배향막에 있어서는 우수한 액정 배향성이나 안정적인 프레틸트각의 발현에 추가하여, 높은 전압 유지율, 교류 구동에 의해 발생하는 잔상의 억제, 직류 전압을 인가했을 때의 적은 잔류 전하 및/또는 직류 전압에 의한 축적한 잔류 전하의 빠른 완화와 같은 특성이 점차 중요해지고 있다.

폴리이미드계의 액정 배향막에 있어서는, 상기와 같은 요구에 부응하기 위해서 여러 제안이 이루어져 왔다. 예를 들어, 직류 전압에 의해 발생하는 잔상이 사라질 때까지의 시간이 짧은 액정 배향막으로서, 폴리아미드산이나 이미드기 함유 폴리아미드산에 더하여, 특정 구조의 3 급 아민을 함유하는 액정 배향제를 사용한 것 (예를 들어, 특허문헌 1 참조) 이나, 피리딘 골격 등을 갖는 특정 디아민 화합물을 원료에 사용한 가용성 폴리이미드를 함유하는 액정 배향제를 사용한 것 (예를 들어, 특허문헌 2 참조) 등이 제안되어 있다. 또, 전압 유지율이 높고, 또한 직류 전압에 의해 발생한 잔상이 사라질 때까지의 시간이 짧은 액정 배향막으로서, 폴리아미드산이나 그 이미드화 중합체 등에 추가하여, 분자 내에 1 개의 카르복실산기를 함유하는 화합물, 분자 내에 1 개의 카르복실산무수물기를 함유하는 화합물 및 분자 내에 1 개의 3 급 아미노기를 함유하는 화합물로부터 선택되는 화합물을 극소량 함유하는 액정 배향제를 사용한 것 (예를 들어, 특허문헌 3 참조) 이 제안되어 있다. 또, 액정 배향성이 우수하고, 전압 유지율이 높으며, 잔상이 적고, 신뢰성이 우수하며, 또한 높은 프레틸트각을 나타내는 액정 배향막으로서, 특정 구조의 테트라카르복실산 2 무수물과 시클로부탄을 갖는 테트라카르복실산 2 무수물과 특정의 디아민 화합물로부터 얻어지는 폴리아미드산이나 그 이미드화 중합체를 함유하는 액정 배향제를 사용한 것 (예를 들어, 특허문헌 4 참조) 이 알려져 있다. 또, 횡전계 구동 방식의 액정 표시 소자에 있어서 발생하는 교류 구동에 의한 잔상을 억제하는 방법으로서, 액정 배향성이 양호하고, 또한 액정 분자와의 상호 작용이 큰 특정의 액정 배향막을 사용하는 방법 (특허문헌 5 참조) 이 제안되어 있다.

그러나, 최근에는 대화면이고 고정세한 액정 텔레비젼이 주체가 되어, 잔상에 대한 요구는 보다 엄격해지고, 또한 가혹한 사용 환경에서의 장기 사용에 견딜수 있는 특성이 요구되고 있다. 그것과 함께, 사용되는 액정 배향막은 종래보다 신뢰성이 높은 것이 필요해지고 있으며, 액정 배향막의 여러 특성에 관해서도 초기 특성이 양호할 뿐만 아니라, 예를 들어 고온하에 장시간 노출된 후에도 양호한 특성을 유지하는 것이 요구되고 있다.

한편, 폴리이미드계의 액정 배향제를 구성하는 폴리머 성분으로서 폴리아믹산에스테르는, 신뢰성이 높고, 이것을 이미드화할 때의 가열 처리에 의해 분자량 저하를 일으키지 않기 때문에, 액정의 배향 안정성·신뢰성이 우수하다는 것이 보고되어 있다 (특허문헌 6 참조). 그러나, 폴리아믹산에스테르는 일반적으로 체적 저항률이 높고, 직류 전압을 인가했을 때의 잔류 전하가 많다는 등의 문제가 있는데, 이러한 폴리아믹산에스테르를 함유하는 폴리이미드계의 액정 배향제의 특성을 개선하는 방법은 아직도 알려지지 않았다.

일본 공개특허공보 평9-316200호 일본 공개특허공보 평10-104633호 일본 공개특허공보 평8-76128호 일본 공개특허공보 평9-138414호 일본 공개특허공보 평11-38415호 일본 공개특허공보 2003-26918호

본 발명자들은 상기 폴리아믹산에스테르를 함유하는 액정 배향제의 특성을 개선하는 방법으로서, 폴리아믹산에스테르와, 전기 특성의 관점에서 우수한 폴리아믹산을 블렌드한 액정 배향제에 주목하였다. 그러나, 이러한 폴리아믹산에스테르와 폴리아믹산을 블렌드한 액정 배향제로부터 얻어지는 액정 배향막은, 액정 배향성과 전기 특성의 관점 중 어느 쪽에 있어서도 만족스러운 것은 아니다.

즉, 폴리아믹산에스테르와 폴리아믹산을 함유하는 액정 배향제로부터 얻어지는 액정 배향막은 백탁 현상을 일으켜버리는 것에 더하여, 막을 고온에서 사용했을 경우의 전압 유지율의 저하, 직류 전압의 축적에 의한 잔상의 발생, 또 교류 구동에 의한 잔상의 발생 등의 문제가 생긴다.

본 발명은 폴리아믹산에스테르와 폴리아믹산을 함유하는 액정 배향제로서, 액정 배향성과 전기 특성의 관점 모두가 양호하고, 또한 백탁이 없는 투명성 있는 액정 배향막이 얻어지는 액정 배향제를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들의 연구에 의하면, 폴리아믹산에스테르와 폴리아믹산을 함유하는 액정 배향제로 형성된 액정 배향막을 해석한 결과, 막 표면에 미세한 요철이 형성되어 있는 것이 확인되었다. 또한, 본 발명자들은 막 표면에 형성되어 있는 미세한 요철은, 액정 배향제에 함유되는 폴리아믹산에스테르의 중량 평균 분자량을 상기 폴리아믹산의 중량 평균 분자량보다 작게 함으로써 작게 억제할 수 있는 것을 알아내었다. 또, 본 발명자들은 이러한 막 표면에 형성되어 있는 미세한 요철을 작게 한 경우에는, 폴리아믹산에스테르와 폴리아믹산을 함유하는 액정 배향제가 갖는 난점이 해소되는 것을 알아내었다.

이렇게 하여, 본 발명은 상기의 지견에 기초하는 것으로, 하기의 요지를 갖는다.

1. 하기 식 (1) 로 나타내는 반복 단위를 갖는 폴리아믹산에스테르와, 하기 식 (2) 로 나타내는 반복 단위를 갖는 폴리아믹산과, 유기 용매를 함유하고, 상기 폴리아믹산에스테르의 중량 평균 분자량이 상기 폴리아믹산의 중량 평균 분자량보다 작은 것을 특징으로 하는 액정 배향제.

[화학식 1]

2. 상기 폴리아믹산에스테르의 함유량과 상기 폴리아믹산의 함유량이 (폴리아믹산에스테르의 함유량/폴리아믹산의 함유량) 의 질량 비율로 1/9 ∼ 9/1 인 상기 1 에 기재된 액정 배향제.

3. 상기 폴리아믹산에스테르 및 폴리아믹산의 합계 함유량이 유기 용매에 대해 0.5 ∼ 15 질량％ 인 상기 1 또는 2 에 기재된 액정 배향제.

4. 상기 폴리아믹산에스테르의 중량 평균 분자량이 상기 폴리아믹산의 중량 평균 분자량보다 1000 ∼ 100000 작은 상기 1 ∼ 3 중 어느 하나에 기재된 액정 배향제.

5. 식 (1) 및 식 (2) 에 있어서의 X₁ 및 X₂ 가 각각 독립적으로 하기 식으로 나타내는 구조로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인 상기 1 ∼ 4 중 어느 하나에 기재된 액정 배향제.

[화학식 2]

6. 식 (1) 에 있어서, Y₁ 이 하기 식으로 나타내는 구조로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종류인 상기 1 ∼ 5 중 어느 하나에 기재된 액정 배향제.

[화학식 3]

7. 식 (2) 에 있어서, Y₂ 가 하기 식으로 나타내는 구조로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인 상기 1 ∼ 6 중 어느 하나에 기재된 액정 배향제.

[화학식 4]

8. 상기 1 ∼ 7 중 어느 하나에 기재된 액정 배향제를 도포, 소성하여 얻어지는 액정 배향막.

9. 상기 1 ∼ 7 중 어느 하나에 기재된 액정 배향제를 도포, 소성하여 얻어지는 피막에, 편광시킨 방사선을 조사하여 얻어지는 액정 배향막.

본 발명에 의하면, 얻어지는 액정 배향막의 표면의 미세한 요철을 저감시킬 수 있어 액정 배향성이 향상됨과 함께, 전압 유지율, 이온 밀도, 교류 전류에 의한 잔상, 직류 전압의 잔류 등의 전기적 특성도 개선되어, 신뢰성이 향상된 액정 배향제가 제공된다.

폴리아믹산에스테르의 중량 평균 분자량을 상기 폴리아믹산의 중량 평균 분자량보다 작게 함으로써, 왜 이러한 막 표면에 형성되어 있는 미세한 요철을 작게 하여 폴리아믹산에스테르와 폴리아믹산을 함유하는 액정 배향제가 갖는 난점이 해소되는지에 대해서는 반드시 분명한 것은 아니지만, 대략 다음과 같이 생각된다.

즉, 폴리아믹산에스테르와 폴리아믹산이 유기 용제 중에 용해된 액정 배향제로부터 용매가 제거되어 형성되는 액정 배향막에서는, 폴리아믹산보다 표면 자유 에너지가 낮은 폴리아믹산에스테르가 표면에 편재하지만, 폴리아믹산에스테르와 폴리아믹산이 상 분리를 일으킴으로써, 폴리아믹산에스테르 상 중에 폴리아믹산의 응집체가 형성되거나, 또는 폴리아믹산 상 중에 폴리아믹산에스테르의 응집체가 형성되기 때문에, 막 표면에 미세한 요철이 다수 존재하는 막이 된다.

그 반면, 본 발명의 액정 배향제에서는 폴리아믹산에스테르의 중량 평균 분자량을 상기 폴리아믹산의 중량 평균 분자량보다 작게 함으로써, 그 액정 배향제로부터 용매가 제거되어 액정 배향막이 형성될 때, 폴리아믹산에스테르와 폴리아믹산의 상 분리가 촉진되어, 폴리아믹산에스테르가 막 표면 부근에 폴리아믹산과 혼재하는 일 없이 존재하고, 또한 폴리아믹산은 막 내부 및 기판 계면에 폴리아믹산에스테르를 혼재하는 일 없이 존재하게 된다.

따라서, 얻어지는 액정 배향막의 표면은 폴리아믹산에스테르와 폴리아믹산의 상 분리에 의한 요철이 형성되지 않기 때문에, 평활한 표면이 되어, 요철의 발생에서 기인하는 막의 백탁도 저감된다. 그리고, 요철이 없는 평활한 표면을 갖는 액정 배향막은 배향성 안정성, 신뢰성이 우수한 폴리아믹산에스테르가 막 표면을 덮고, 또한 전기 특성이 우수한 폴리아믹산이 막 내부 및 전극 계면에 존재하기 때문에 우수한 특성을 갖는 것이라고 생각된다.

<폴리아믹산에스테르 및 폴리아믹산>

본 발명에 사용되는 폴리아믹산에스테르는 폴리이미드를 얻기 위한 폴리이미드 전구체로, 가열함으로써 하기에 나타내는 이미드화 반응이 가능한 부위를 갖는 폴리머이다.

[화학식 5]

본 발명의 액정 배향제에 함유하는 폴리아믹산에스테르 및 폴리아믹산은 각각 하기 식 (1) 및 하기 식 (2) 를 갖는다.

[화학식 6]

상기 식 (1) 에 있어서, R₁ 은 탄소수 1 ∼ 5, 바람직하게는 1 ∼ 2 의 알킬기이다. 폴리아믹산에스테르는 알킬기에 있어서의 탄소수가 증가함에 따라 이미드화가 진행되는 온도가 높아진다. 그 때문에, R₁ 은 열에 의한 이미드화의 용이함의 관점에서 메틸기가 특히 바람직하다. 식 (1) 및 식 (2) 에 있어서, A₁ 및 A₂ 는 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 치환기를 가져도 되는 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기, 알케닐기, 혹은 알키닐기이다. 상기 알킬기의 구체예로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, t-부틸기, 헥실기, 옥틸기, 데실기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 비시클로헥실기 등을 들 수 있다. 알케닐기로는, 상기의 알킬기에 존재하는 1 개 이상의 CH₂-CH₂ 구조를 CH=CH 구조로 치환한 것을 들 수 있고, 보다 구체적으로는 비닐기, 알릴기, 1-프로페닐기, 이소프로페닐기, 2-부테닐기, 1,3-부타디에닐기, 2-펜테닐기, 2-헥세닐기, 시클로프로페닐기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기 등을 들 수 있다. 알키닐기로는, 상기의 알킬기에 존재하는 1 개 이상의 CH₂-CH₂ 구조를 C≡C 구조로 치환한 것을 들 수 있으며, 보다 구체적으로는 에티닐기, 1-프로피닐기, 2-프로피닐기 등을 들 수 있다.

상기의 알킬기, 알케닐기, 혹은 알키닐기는 전체적으로 탄소수가 1 ∼ 10 이면 치환기를 갖고 있어도 되고, 나아가서는 치환기에 의해 고리 구조를 형성해도 된다. 또한, 치환기에 의해 고리 구조를 형성한다는 것은, 치환기끼리 또는 치환기와 모골격의 일부가 결합하여 고리 구조가 되는 것을 의미한다.

이 치환기의 예로는 할로겐기, 수산기, 티올기, 니트로기, 아릴기, 오르가노옥시기, 오르가노티오기, 오르가노실릴기, 아실기, 에스테르기, 티오에스테르기, 인산에스테르기, 아미드기, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기를 들 수 있다.

치환기인 할로겐기로는 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자를 들 수 있다.

치환기인 아릴기로는 페닐기를 들 수 있다. 이 아릴기에는 전술한 다른 치환기가 추가로 치환되어 있어도 된다.

치환기인 오르가노옥시기로는 -O-R 로 나타내는 구조를 나타낼 수 있다. 이 R 은 동일해도 되고 상이해도 되며, 전술한 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기 등을 예시할 수 있다. 이들 R 에는 전술한 치환기가 추가로 치환되어 있어도 된다. 오르가노옥시기의 구체예로는, 메톡시기, 에톡시기, 프로필옥시기, 부톡시기, 펜틸옥시기, 헥실옥시기, 헵틸옥시기, 옥틸옥시기 등을 들 수 있다.

치환기인 오르가노티오기로는 -S-R 로 나타내는 구조를 나타낼 수 있다. 이 R 로는 전술한 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기 등을 예시할 수 있다. 이들 R 에는 전술한 치환기가 추가로 치환되어 있어도 된다. 오르가노티오기의 구체예로는, 메틸티오기, 에틸티오기, 프로필티오기, 부틸티오기, 펜틸티오기, 헥실티오기, 헵틸티오기, 옥틸티오기 등을 들 수 있다.

치환기인 오르가노실릴기로는 -Si-(R)₃ 으로 나타내는 구조를 나타낼 수 있다. 이 R 은 동일해도 되고 상이해도 되며, 전술한 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기 등을 예시할 수 있다. 이들 R 에는 전술한 치환기가 추가로 치환되어 있어도 된다. 오르가노실릴기의 구체예로는, 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, 트리프로필실릴기, 트리부틸실릴기, 트리펜틸실릴기, 트리헥실실릴기, 펜틸디메틸실릴기, 헥실디메틸실릴기 등을 들 수 있다.

치환기인 아실기로는 -C(O)-R 로 나타내는 구조를 나타낼 수 있다. 이 R 로는 전술한 알킬기, 알케닐기, 아릴기 등을 예시할 수 있다. 이들 R 에는 전술한 치환기가 추가로 치환되어 있어도 된다. 아실기의 구체예로는, 포르밀기, 아세틸기, 프로피오닐기, 부티릴기, 이소부티릴기, 발레릴기, 이소발레릴기, 벤조일기 등을 들 수 있다.

치환기인 에스테르기로는 -C(O)O-R, 또는 -OC(O)-R 로 나타내는 구조를 나타낼 수 있다. 이 R 로는 전술한 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기 등을 예시할 수 있다. 이들 R 에는 전술한 치환기가 추가로 치환되어 있어도 된다.

치환기인 티오에스테르기로는 -C(S)O-R, 또는 -OC(S)-R 로 나타내는 구조를 나타낼 수 있다. 이 R 로는 전술한 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기 등을 예시할 수 있다. 이들 R 에는 전술한 치환기가 추가로 치환되어 있어도 된다.

치환기인 인산에스테르기로는 -OP(O)-(OR)₂ 로 나타내는 구조를 나타낼 수 있다. 이 R 은 동일해도 되고 상이해도 되며, 전술한 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기 등을 예시할 수 있다. 이들 R 에는 전술한 치환기가 추가로 치환되어 있어도 된다.

치환기인 아미드기로는 -C(O)NH₂, 또는 -C(O)NHR, -NHC(O)R, -C(O)N(R)₂, -NRC(O)R 로 나타내는 구조를 나타낼 수 있다. 이 R 은 동일해도 되고 상이해도 되며, 전술한 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기 등을 예시할 수 있다. 이들 R 에는 전술한 치환기가 추가로 치환되어 있어도 된다.

치환기인 아릴기로는 전술한 아릴기와 동일한 것을 들 수 있다. 이 아릴기에는 전술한 다른 치환기가 추가로 치환되어 있어도 된다.

치환기인 알킬기로는 전술한 알킬기와 동일한 것을 들 수 있다. 이 알킬기에는 전술한 다른 치환기가 추가로 치환되어 있어도 된다.

치환기인 알케닐기로는 전술한 알케닐기와 동일한 것을 들 수 있다. 이 알케닐기에는 전술한 다른 치환기가 추가로 치환되어 있어도 된다.

치환기인 알키닐기로는 전술한 알키닐기와 동일한 것을 들 수 있다. 이 알키닐기에는 전술한 다른 치환기가 추가로 치환되어 있어도 된다.

일반적으로 부피가 큰 구조를 도입하면, 아미노기의 반응성이나 액정 배향성을 저하시킬 가능성이 있기 때문에, A₁ 및 A₂ 로는 수소 원자, 또는 치환기를 가져도 되는 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기가 보다 바람직하고, 수소 원자, 메틸기 또는 에틸기가 특히 바람직하다.

상기 식 (1) 및 식 (2) 에 있어서, X₁ 및 X₂ 는 각각 독립적으로 4 가의 유기기이고, Y₁ 및 Y₂ 는 각각 독립적으로 2 가의 유기기이다. X₁ 및 X₂ 는 4 가의 유기기이며, 특별히 한정되는 것은 아니다. 폴리이미드 전구체 중, X₁ 및 X₂ 는 2 종류 이상이 혼재되어 있어도 된다. X₁ 및 X₂ 의 구체예를 나타낸다면, 각각 독립적으로 이하에 나타내는 X-1 ∼ X-46 을 들 수 있다.

[화학식 7]

[화학식 8]

[화학식 9]

[화학식 10]

그 중에서도, X₁ 및 X₂ 는 모노머의 입수성에서, 각각 독립적으로 X-1, X-2, X-3, X-4, X-5, X-6, X-8, X-16, X-19, X-21, X-25, X-26, X-27, X-28 또는 X-32 가 바람직하다. 이들의 바람직한 X₁ 및 X₂ 를 갖는 테트라카르복실산 2 무수물의 사용량은 전체 테트라카르복실산 2 무수물의 바람직하게는 2 ∼ 100 몰％, 보다 바람직하게는 40 ∼ 100 몰％ 이다.

또, 식 (1) 에 있어서, Y₁ 및 Y₂ 는 각각 독립적으로 2 가의 유기기이며, 특별히 한정되는 것은 아니다. Y₁ 및 Y₂ 의 구체예를 나타내면, 하기의 Y-1 ∼ Y-103 을 들 수 있다. Y₁ 및 Y₂ 로는 각각 독립적으로 2 종류 이상이 혼재되어 있어도 된다.

[화학식 11]

[화학식 12]

[화학식 13]

[화학식 14]

[화학식 15]

[화학식 16]

[화학식 17]

[화학식 18]

[화학식 19]

[화학식 20]

[화학식 21]

[화학식 22]

[화학식 23]

그 중에서도 양호한 액정 배향성을 얻기 위해서는, 직선성이 높은 디아민을 폴리아믹산에스테르에 도입하기 위해서, Y₁ 로서 Y-7, Y-10, Y-11, Y-12, Y-13, Y-21, Y-22, Y-23, Y-25, Y-26, Y-27, Y-41, Y-42, Y-43, Y-44, Y-45, Y-46, Y-48, Y-61, Y-63, Y-64, Y-71, Y-72, Y-73, Y-74, Y-75 또는 Y-98 을 갖는 디아민이 바람직하다. Y₁ 로서 바람직한 이들 디아민의 사용량은, 전체 디아민의 바람직하게는 1 ∼ 100 몰％, 보다 바람직하게는 50 ∼ 100 몰％ 이다.

그 중에서도 프레틸트각을 높이고자 하는 경우에는, 측사슬에 장사슬 알킬기, 방향족 고리, 지방족 고리, 스테로이드 골격, 또는 이들을 조합한 구조를 갖는 디아민을 폴리아믹산에스테르에 도입하는 것이 바람직하고, 이 경우, Y₁ 로는 Y-76, Y-77, Y-78, Y-79, Y-80, Y-81, Y-82, Y-83, Y-84, Y-85, Y-86, Y-87, Y-88, Y-89, Y-90, Y-91, Y-92, Y-93, Y-94, Y-95, Y-96 또는 Y-97 이 보다 바람직하다.

그 중에서도 하기 식으로 나타내는 구조로부터 선택되는 적어도 1 종류인 것이 특히 바람직하다.

[화학식 24]

폴리아믹산의 체적 저항률을 낮게 함으로써, 직류 전압의 축적에 의한 잔상을 저감시킬 수 있기 때문에, 헤테로 원자를 갖는 구조, 다고리 방향족 구조, 또는 비페닐 골격을 갖는 디아민을 폴리아믹산에 도입하기 위해서, Y₂ 로서 Y-19, Y-23, Y-25, Y-26, Y-27, Y-30, Y-31, Y-32, Y-33, Y-34, Y-35, Y-36, Y-40, Y-41, Y-42, Y-44, Y-45, Y-49, Y-50, Y-51 또는 Y-61 이 보다 바람직하고, Y-31 또는 Y-40 의 디아민이 바람직하다. Y₂ 로서 바람직한 이들 디아민의 사용량은, 전체 디아민의 바람직하게는 1 ∼ 100 몰％, 보다 바람직하게는 50 ∼ 100 몰％ 이다.

그 중에서도 폴리아믹산의 표면 자유 에너지를 높게 함으로써, 폴리아믹산에스테르와 폴리아믹산의 상 분리가 더욱 촉진되어, 도포, 소성하여 얻어지는 액정 배향막의 막 표면이 보다 평활하게 되기 때문에, 2 급 아미노기, 하이드록실기, 아미드기, 우레이도기, 또는 카르복실기를 함유하는 디아민을 폴리아믹산에 도입하는 것이 바람직하다. 이 때문에, Y₂ 로는 Y-19, Y-31, Y-40, Y-45, Y-98 또는 Y-99 가 보다 바람직하고, 카르복실기를 함유하는 Y-98 또는 Y-99 가 특히 바람직하다. Y₂ 는 그 중에서도, 하기 식으로 나타내는 구조로부터 선택되는 적어도 1 종류인 것이 바람직하다.

[화학식 25]

<폴리아믹산에스테르의 제조 방법>

상기 식 (1) 로 나타내는 폴리아믹산에스테르는 하기 식 (6) ∼ (8) 로 나타내는 테트라카르복실산 유도체 중 어느 것과, 식 (9) 로 나타내는 디아민 화합물의 반응에 의해 얻을 수 있다.

[화학식 26]

[화학식 27]

(식 중, X₁, Y₁, R₁, A₁ 및 A₂ 는 각각 상기 식 (1) 중의 정의와 동일하다)

상기 식 (1) 로 나타내는 폴리아믹산에스테르는, 상기 모노머를 사용하여 이하에 나타내는 (1) ∼ (3) 의 방법으로 합성할 수 있다.

(1) 폴리아믹산으로부터 합성하는 경우

폴리아믹산에스테르는 테트라카르복실산 2 무수물과 디아민으로부터 얻어지는 폴리아믹산을 에스테르화함으로써 합성할 수 있다.

구체적으로는, 폴리아믹산과 에스테르화제를 유기 용제의 존재하에서 -20 ℃ ∼ 150 ℃, 바람직하게는 0 ℃ ∼ 50 ℃ 에 있어서 30 분 ∼ 24 시간, 바람직하게는 1 ∼ 4 시간 반응시킴으로써 합성할 수 있다.

에스테르화제로는 정제에 의해 용이하게 제거할 수 있는 것이 바람직하고, N,N-디메틸포름아미드디메틸아세탈, N,N-디메틸포름아미드디에틸아세탈, N,N-디메틸포름아미드디프로필아세탈, N,N-디메틸포름아미드디네오펜틸부틸아세탈, N,N-디메틸포름아미드디-t-부틸아세탈, 1-메틸-3-p-톨릴트리아젠, 1-에틸-3-p-톨릴트리아젠, 1-프로필-3-p-톨릴트리아젠, 4-(4,6-디메톡시-1,3,5-트리아진-2-일)-4-메틸모르폴리늄클로라이드 등을 들 수 있다. 에스테르화제의 첨가량은 폴리아믹산의 반복 단위 1 몰에 대해 2 ∼ 6 몰 당량이 바람직하다.

상기의 반응에 사용하는 용매는 폴리머의 용해성에서, N,N-디메틸포름아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 또는 γ-부티로락톤이 바람직하고, 이들은 1 종 또는 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 합성시의 농도는 폴리머의 석출이 잘 일어나지 않고, 또한 고분자량체가 얻어지기 쉽다는 관점에서 1 ∼ 30 질량％ 가 바람직하고, 5 ∼ 20 질량％ 가 보다 바람직하다.

(2) 테트라카르복실산디에스테르디클로라이드와 디아민의 반응에 의해 합성하는 경우

폴리아믹산에스테르는 테트라카르복실산디에스테르디클로라이드와 디아민으로부터 합성할 수 있다.

구체적으로는, 테트라카르복실산디에스테르디클로라이드와 디아민을 염기와 유기 용제의 존재하에서 -20 ℃ ∼ 150 ℃, 바람직하게는 0 ℃ ∼ 50 ℃ 에 있어서 30 분 ∼ 24 시간, 바람직하게는 1 ∼ 4 시간 반응시킴으로써 합성할 수 있다.

상기 염기에는 피리딘, 트리에틸아민, 4-디메틸아미노피리딘 등을 사용할 수 있는데, 반응이 온화하게 진행되기 위해서 피리딘이 바람직하다. 염기의 첨가량은 제거가 용이한 양이고, 또한 고분자량체가 얻어지기 쉽다는 관점에서, 테트라카르복실산디에스테르디클로라이드에 대해 2 ∼ 4 배 몰인 것이 바람직하다.

상기의 반응에 사용하는 용매는 모노머 및 폴리머의 용해성에서, N-메틸-2-피롤리돈, 또는 γ-부티로락톤이 바람직하고, 이들은 1 종 또는 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 합성시의 폴리머 농도는 폴리머의 석출이 잘 일어나지 않고, 또한 고분자량체가 얻어지기 쉽다는 관점에서 1 ∼ 30 질량％ 가 바람직하고, 5 ∼ 20 질량％ 가 보다 바람직하다. 또, 테트라카르복실산디에스테르디클로라이드의 가수분해를 방지하기 위해, 폴리아믹산에스테르의 합성에 사용하는 용매는 가능한 한 탈수되어 있는 것이 바람직하고, 질소 분위기중에서 외기의 혼입을 방지하는 것이 바람직하다.

(3) 테트라카르복실산디에스테르와 디아민으로부터 폴리아믹산을 합성하는 경우

폴리아믹산에스테르는 테트라카르복실산디에스테르와 디아민을 중축합함으로써 합성할 수 있다.

구체적으로는, 테트라카르복실산디에스테르와 디아민을 축합제, 염기, 유기 용제의 존재하에서 0 ℃ ∼ 150 ℃, 바람직하게는 0 ℃ ∼ 100 ℃ 에 있어서 30 분 ∼ 24 시간, 바람직하게는 3 ∼ 15 시간 반응시킴으로써 합성할 수 있다.

상기 축합제에는 트리페닐포스파이트, 디시클로헥실카르보디이미드, 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)카르보디이미드염산염, N,N'-카르보닐디이미다졸, 디메톡시-1,3,5-트리아지닐메틸모르폴리늄, O-(벤조트리아졸-1-일)-N,N,N',N'-테트라메틸우로늄테트라플루오로보레이트, O-(벤조트리아졸-1-일)-N,N,N',N'-테트라메틸우로늄헥사플루오로포스파이트, (2,3-디하이드로-2-티옥소-3-벤조옥사졸릴)포스폰산디페닐 등을 사용할 수 있다. 축합제의 첨가량은 테트라카르복실산디에스테르에 대해 2 ∼ 3 배 몰인 것이 바람직하다.

상기 염기에는 피리딘, 트리에틸아민 등의 3 급 아민을 사용할 수 있다. 염기의 첨가량은 제거가 용이한 양이고, 또한 고분자량체가 얻어지기 쉽다는 관점에서, 디아민 성분에 대해 2 ∼ 4 배 몰이 바람직하다.

또, 상기 반응에 있어서, 루이스산을 첨가제로서 첨가함으로써 반응이 효율적으로 진행된다. 루이스산으로는 염화리튬, 브롬화리튬 등의 할로겐화리튬이 바람직하다. 루이스산의 첨가량은 디아민 성분에 대해 0 ∼ 1.0 배 몰이 바람직하다.

상기 3 개의 폴리아믹산에스테르의 합성 방법 중에서도 고분자량의 폴리아믹산에스테르가 얻어지므로, 상기 (1) 또는 상기 (2) 의 합성법이 특히 바람직하다.

상기와 같이 하여 얻어지는 폴리아믹산에스테르 용액은 충분히 교반시키면서 빈용매에 주입함으로써, 폴리머를 석출시킬 수 있다. 석출을 몇 차례 실시하고, 빈용매로 세정한 후, 상온 혹은 가열 건조하여 정제된 폴리아믹산에스테르의 분말을 얻을 수 있다. 빈용매는 특별히 한정되지 않지만, 물, 메탄올, 에탄올, 헥산, 부틸셀로솔브, 아세톤, 톨루엔 등을 들 수 있다.

<폴리아믹산의 제조 방법>

상기 식 (2) 로 나타내는 폴리아믹산은 하기 식 (10) 으로 나타내는 테트라카르복실산 2 무수물과 식 (11) 로 나타내는 디아민 화합물의 반응에 의해 얻을 수 있다.

[화학식 28]

(식 중, X₂, Y₂, A₁ 및 A₂ 는 각각 상기 식 (2) 중의 정의와 동일하다)

구체적으로는, 테트라카르복실산 2 무수물과 디아민을 유기 용매의 존재하에서 -20 ℃ ∼ 150 ℃, 바람직하게는 0 ℃ ∼ 50 ℃ 에 있어서 30 분 ∼ 24 시간, 바람직하게는 1 ∼ 12 시간 반응시킴으로써 합성할 수 있다.

상기의 반응에 사용하는 유기 용매는 모노머 및 폴리머의 용해성에서, N,N-디메틸포름아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 또는 γ-부티로락톤이 바람직하고, 이들은 1 종 또는 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 폴리머의 농도는 폴리머의 석출이 잘 일어나지 않고, 또한 고분자량체가 얻어지기 쉽다는 관점에서 1 ∼ 30 질량％ 가 바람직하고, 5 ∼ 20 질량％ 가 보다 바람직하다.

상기와 같이 하여 얻어진 폴리아믹산은 반응 용액을 충분히 교반시키면서 빈용매에 주입함으로써 폴리머를 석출시켜 회수할 수 있다. 또, 석출을 몇 차례 실시하고, 빈용매로 세정한 후, 상온 혹은 가열 건조함으로써 정제된 폴리아믹산의 분말을 얻을 수 있다. 빈용매는 특별히 한정되지 않지만, 물, 메탄올, 에탄올, 헥산, 부틸셀로솔브, 아세톤, 톨루엔 등을 들 수 있다.

<액정 배향제>

본 발명의 액정 배향제는 상기한 식 (1) 로 나타내는 폴리아믹산에스테르와 식 (2) 로 나타내는 폴리아믹산을 함유한다.

폴리아믹산에스테르의 중량 평균 분자량은 바람직하게는 5,000 ∼ 300,000 이고, 보다 바람직하게는 10,000 ∼ 200,000 이다. 또, 수 평균 분자량은 바람직하게는 2,500 ∼ 150,000 이고, 보다 바람직하게는 5,000 ∼ 100,000 이다.

한편, 폴리아믹산의 중량 평균 분자량은 바람직하게는 10,000 ∼ 305,000 이며, 보다 바람직하게는 20,000 ∼ 210,000 이다. 또, 수 평균 분자량은 바람직하게는 5,000 ∼ 152,500 이고, 보다 바람직하게는 10,000 ∼ 105,000 이다.

본 발명에서는 폴리아믹산에스테르의 중량 평균 분자량을 폴리아믹산의 중량 평균 분자량보다 작게 해야 한다. 폴리아믹산에스테르와 폴리아믹산의 중량 평균 분자량의 차는 바람직하게는 1,000 ∼ 100,000 인 것이 바람직하고, 3,000 ∼ 80,000 이 보다 바람직하며, 5,000 ∼ 60,000 인 것이 특히 바람직하다. 그 중량 평균 분자량의 차가 1,000 ∼ 100,000 의 범위에 있는 경우에는 폴리아믹산에스테르와 폴리아믹산의 상 분리에 의해 발생하는 미세한 요철이 특히 현저하게 억제되므로 양호하다.

본 발명의 액정 배향제에 있어서의 상기 폴리아믹산에스테르의 함유량과 상기 폴리아믹산의 함유량은 (폴리아믹산에스테르/폴리아믹산) 의 질량 비율로 1/9 ∼ 9/1 인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2/8 ∼ 8/2 이며, 특히 바람직하게는 3/7 ∼ 7/3 인 것이 바람직하다. 이러한 비율을 1/9 ∼ 9/1 의 범위로 함으로써, 액정 배향성과 전기 특성 모두가 양호한 액정 배향제를 제공할 수 있다.

본 발명의 액정 배향제는, 상기의 폴리아믹산에스테르 및 폴리아믹산이 유기 용매 중에 용해된 용액의 형태이다. 이러한 형태를 갖는 한, 예를 들어 폴리아믹산에스테르 및/또는 폴리아믹산을 유기 용매 중에서 합성한 경우에는, 얻어지는 반응 용액 그 자체여도 되고, 또 이 반응 용액을 적절한 용매로 희석한 것이어도 된다. 또, 폴리아믹산에스테르 및/또는 폴리아믹산을 분말로서 얻은 경우에는 이것을 유기 용매에 용해시켜 용액으로 한 것이어도 된다.

본 발명의 액정 배향제에 있어서의 폴리아믹산 및 폴리아믹산에스테르 (이하, 폴리머라고도 한다) 의 함유량 (농도) 은, 형성시키려고 하는 폴리이미드막의 두께의 설정에 따라서도 적절히 변경할 수 있는데, 균일하고 결함이 없는 도막을 형성시킨다는 관점에서 유기 용매에 대해 폴리머 성분의 함유량은 0.5 질량％ 이상이 바람직하고, 용액의 보존 안정성의 관점에서는 15 질량％ 이하가 보다 바람직하며, 특히 바람직하게는 1 ∼ 10 질량％ 이다. 또한, 이 경우, 미리 폴리머의 농후 용액을 제작하고, 이러한 농후 용액으로부터 액정 배향제로 하는 경우에 희석해도 된다. 이러한 폴리머 성분의 농후 용액의 농도는 10 ∼ 30 질량％ 가 바람직하고, 10 ∼ 15 질량％ 가 보다 바람직하다. 또, 폴리머 성분의 분말을 유기 용매에 용해하여 용액을 제작할 때에 가열해도 된다. 가열 온도는 20 ℃ ∼ 150 ℃ 가 바람직하고, 20 ℃ ∼ 80 ℃ 가 특히 바람직하다.

본 발명의 액정 배향제에 함유되는 상기 유기 용매는 폴리머 성분이 균일하게 용해되는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 그 구체예를 든다면, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디에틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈, N-에틸-2-피롤리돈, N-메틸카프로락탐, 2-피롤리돈, N-비닐-2-피롤리돈, 디메틸술폭사이드, 디메틸술폰, γ-부티로락톤, 1,3-디메틸-이미다졸리디논, 3-메톡시-N,N-디메틸프로판아미드 등을 들 수 있다. 이들은 1 종 또는 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 또, 단독으로는 폴리머 성분을 균일하게 용해시킬 수 없는 용매라도, 폴리머가 석출되지 않는 범위이면, 상기의 유기 용매에 혼합해도 된다.

본 발명의 액정 배향제는 폴리머 성분을 용해시키기 위한 유기 용매 외에, 액정 배향제를 기판에 도포할 때의 도막 균일성을 향상시키기 위한 용매를 함유해도 된다. 이러한 용매는 일반적으로 상기 유기 용매보다 낮은 표면 장력의 용매가 사용된다. 그 구체예를 든다면, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 부틸셀로솔브아세테이트, 에틸카르비톨, 부틸카르비톨, 에틸카르비톨아세테이트, 에틸렌글리콜, 1-메톡시-2-프로판올, 1-에톡시-2-프로판올, 1-부톡시-2-프로판올, 1-페녹시-2-프로판올, 프로필렌글리콜모노아세테이트, 프로필렌글리콜디아세테이트, 프로필렌글리콜-1-모노메틸에테르-2-아세테이트, 프로필렌글리콜-1-모노에틸에테르-2-아세테이트, 디프로필렌글리콜, 2-(2-에톡시프로폭시)프로판올, 락트산메틸에스테르, 락트산에틸에스테르, 락트산n-프로필에스테르, 락트산n-부틸에스테르, 락트산이소아밀에스테르 등을 들 수 있다. 이들 용매는 2 종류 이상을 병용해도 된다.

본 발명의 액정 배향제는 실란 커플링제나 가교제 등의 각종 첨가제를 함유해도 된다. 실란 커플링제는 액정 배향제가 도포되는 기판과, 그것에 형성되는 액정 배향막의 밀착성을 향상시키는 목적으로 첨가된다. 이하에 실란 커플링제의 구체예를 들지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-(2-아미노에틸)아미노프로필트리메톡시실란, 3-(2-아미노에틸)아미노프로필메틸디메톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-페닐아미노프로필트리메톡시실란, 3-트리에톡시실릴-N-(1,3-디메틸-부틸리덴)프로필아민, 3-아미노프로필디에톡시메틸실란 등의 아민계 실란 커플링제 ; 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)실란, 비닐메틸디메톡시실란, 비닐트리아세톡시실란, 비닐트리이소프로폭시실란, 알릴트리메톡시실란, p-스티릴트리메톡시실란 등의 비닐계 실란 커플링제 ; 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란 등의 에폭시계 실란 커플링제 ; 3-메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란 등의 메타크릴계 실란 커플링제 ; 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란 등의 아크릴계 실란 커플링제 ; 3-우레이도프로필트리에톡시실란 등의 우레이드계 실란 커플링제 ; 비스(3-(트리에톡시실릴)프로필)디술파이드, 비스(3-(트리에톡시실릴)프로필)테트라술파이드 등의 술파이드계 실란 커플링제 ; 3-메르캅토프로필메틸디메톡시실란, 3-메르캅토프로필트리메톡시실란, 3-옥타노일티오-1-프로필트리에톡시실란 등의 메르캅토계 실란 커플링제 ; 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리메톡시실란 등의 이소시아네이트계 실란 커플링제 ; 트리에톡시실릴부틸알데히드 등의 알데히드계 실란 커플링제 ; 트리에톡시실릴프로필메틸카르바메이트, (3-트리에톡시실릴프로필)-t-부틸카르바메이트 등의 카르바메이트계 실란 커플링제.

상기 실란 커플링제의 첨가량은 지나치게 많으면, 미반응의 것이 액정 배향성에 악영향을 미치는 경우가 있고, 지나치게 적으면, 밀착성에 대한 효과가 나타나지 않기 때문에, 폴리머의 고형분에 대해 0.01 ∼ 5.0 중량％ 가 바람직하고, 0.1 ∼ 1.0 중량％ 가 보다 바람직하다.

상기 실란 커플링제를 첨가하는 경우에는 폴리머의 석출을 방지하기 위해, 상기한 도막 균일성을 향상시키기 위한 용매를 첨가하기 전에 첨가하는 것이 바람직하다. 또, 실란 커플링제를 첨가하는 경우에는 폴리아믹산에스테르 용액과 폴리아믹산 용액을 혼합하기 전에, 폴리아믹산에스테르 용액, 폴리아믹산 용액, 또는 폴리아믹산에스테르 용액과 폴리아믹산 용액의 양쪽에 첨가할 수 있다. 또, 폴리아믹산에스테르-폴리아믹산 혼합 용액에 첨가할 수 있다. 실란 커플링제는 폴리머와 기판의 밀착성을 향상시키는 목적으로 첨가하기 때문에, 실란 커플링제의 첨가 방법으로는 막 내부 및 기판 계면에 편재할 수 있는 폴리아믹산 용액에 첨가하고, 폴리머와 실란 커플링제를 충분히 반응시키고 나서 폴리아믹산에스테르 용액과 혼합하는 방법이 보다 바람직하다.

도막을 소성할 때에 폴리아믹산에스테르의 이미드화를 효율적으로 진행시키기 위해서, 이미드화 촉진제를 첨가해도 된다. 이하에 폴리아믹산에스테르의 이미드화 촉진제의 구체예를 들지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

[화학식 29]

[화학식 30]

상기 식 (B-1) ∼ (B-17) 에 있어서의 D 는 각각 독립적으로 tert-부톡시카르보닐기, 또는 9-플루오레닐메톡시카르보닐기이다. 또한, (B-14) ∼ (B-17) 에는 하나의 식에 복수의 D 가 존재하지만, 이들은 서로 동일해도 되고 상이해도 된다.

폴리아믹산에스테르의 열이미드화를 촉진시키는 효과가 얻어지는 범위이면, 이미드화 촉진제의 함유량은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 액정 배향제 중의 폴리아믹산에스테르에 포함되는 하기 식 (12) 의 아믹산에스테르 부위 1 몰에 대해, 바람직하게는 0.01 몰 이상, 보다 바람직하게는 0.05 몰 이상, 더욱 바람직하게는 0.1 몰 이상이다. 또, 소성 후의 막 중에 잔류하는 이미드화 촉진제 자체가 액정 배향막의 여러 특성에 미치는 악영향을 최소한으로 억제한다는 점에서, 액정 배향제 중의 폴리아믹산에스테르에 함유되는 하기 식 (12) 의 아믹산에스테르 부위 1 몰에 대해, 바람직하게는 이미드화 촉진제가 2 몰 이하, 보다 바람직하게는 1 몰 이하, 더욱 바람직하게는 0.5 몰 이하이다.

[화학식 31]

이미드화 촉진제를 첨가하는 경우에는, 가열함으로써 이미드화가 진행될 가능성이 있기 때문에, 양용매 및 빈용매로 희석한 후에 첨가하는 것이 바람직하다.

<액정 배향막>

본 발명의 액정 배향막은, 상기 액정 배향제를 기판에 도포하고, 건조, 소성하여 얻어지는 막이다. 본 발명의 액정 배향제를 도포하는 기판으로는 투명성이 높은 기판이면 특별히 한정되지 않고, 유리 기판, 질화규소 기판, 아크릴 기판, 폴리카보네이트 기판 등의 플라스틱 기판 등을 사용할 수 있으며, 액정 구동을 위한 ITO 전극 등이 형성된 기판을 사용하는 것이 프로세스의 간소화의 관점에서 바람직하다. 또, 반사형의 액정 표시 소자에서는 한쪽 편의 기판에만 이라면 실리콘 웨이퍼 등의 불투명한 것이어도 사용할 수 있으며, 이 경우의 전극은 알루미늄 등의 광을 반사하는 재료도 사용할 수 있다.

본 발명의 액정 배향제의 도포 방법으로는, 스핀 코트법, 인쇄법, 잉크젯법 등을 들 수 있다. 본 발명의 액정 배향제를 도포한 후의 건조, 소성 공정은 임의의 온도와 시간을 선택할 수 있다. 통상은 함유되는 유기 용매를 충분히 제거하기 위해서 50 ℃ ∼ 120 ℃ 에서 1 분 ∼ 10 분 건조시키고, 그 후 150 ℃ ∼ 300 ℃ 에서 5 분 ∼ 120 분 소성된다. 소성 후의 도막의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 지나치게 얇으면 액정 표시 소자의 신뢰성이 저하되는 경우가 있으므로 5 ∼ 300 ㎚, 바람직하게는 10 ∼ 200 ㎚ 이다.

얻어진 액정 배향막을 배향 처리하는 방법으로는, 러빙법, 광 배향 처리법 등을 들 수 있는데, 본 발명의 액정 배향제는 광 배향 처리법으로 사용하는 경우에 특히 유용하다.

광 배향 처리법의 구체예로는 상기 도막 표면에 일정 방향으로 편향한 방사선을 조사하고, 경우에 따라서는 추가로 150 ∼ 250 ℃ 의 온도에서 가열 처리를 실시하여 액정 배향능을 부여하는 방법을 들 수 있다. 방사선으로는 100 ㎚ ∼ 800 ㎚ 의 파장을 갖는 자외선 및 가시광선을 사용할 수 있다. 이 중, 100 ㎚ ∼ 400 ㎚ 의 파장을 갖는 자외선이 바람직하고, 200 ㎚ ∼ 400 ㎚ 의 파장을 갖는 것이 특히 바람직하다. 또, 액정 배향성을 개선하기 위해서, 도막 기판을 50 ∼ 250 ℃ 에서 가열하면서 방사선을 조사해도 된다. 상기 방사선의 조사량은 1 ∼ 10,000 mJ/㎠ 가 바람직하고, 100 ∼ 5,000 mJ/㎠ 가 특히 바람직하다. 상기와 같이 하여 제작한 액정 배향막은 액정 분자를 일정한 방향으로 안정적으로 배향시킬 수 있다.

[액정 표시 소자]

본 발명의 액정 표시 소자는, 상기한 수법에 의해 본 발명의 액정 배향제로부터 액정 배향막이 부착된 기판을 얻고, 배향 처리를 실시한 후, 공지된 방법으로 액정 셀을 제조하여 액정 표시 소자로 한 것이다.

액정 셀의 제조 방법은 특별히 한정되지 않지만, 일례를 든다면, 액정 배향막이 형성된 1 쌍의 기판을 액정 배향막면을 내측으로 하고, 바람직하게는 1 ∼ 30 ㎛, 보다 바람직하게는 2 ∼ 10 ㎛ 의 스페이서를 사이에 두고 설치한 후, 주위를 시일제로 고정하고, 액정을 주입하여 봉지 (封止) 하는 방법이 일반적이다. 액정 봉입의 방법에 대해서는 특별히 제한되지 않고, 제작한 액정 셀 내를 감압으로 한 후 액정을 주입하는 진공법, 액정을 적하한 후 봉지를 실시하는 적하법 등을 예시할 수 있다.

실시예

이하에 실시예를 들어 더욱 본 발명을 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 이들의 실시예에 한정하여 해석되지 않는 것은 물론이다.

또한, 실시예 및 비교예에서 사용하는 약호 및 각 특성의 측정 방법은 이하와 같다.

1,3DMCBDE-Cl : 디메틸 1,3-비스(클로로카르보닐)-1,3-디메틸시클로부탄-2,4-디카르복실레이트

ODA : 4,4'-디아미노디페닐에테르

BDA : 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산 2 무수물

CBDA : 1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산 2 무수물

NMP : N-메틸-2-피롤리돈

γ-BL : γ-부티로락톤

BCS : 부틸셀로솔브

PAE : 폴리아믹산에스테르

PAA : 폴리아믹산

[화학식 32]

[점도]

합성예에 있어서, 폴리아믹산에스테르 및 폴리아믹산 용액의 점도는 E 형 점도계 TVE-22H (토키 산업사 제조) 를 사용하여 샘플량 1.1 ㎖, 콘 로터 TE-1 (1˚34', R24), 온도 25 ℃ 에서 측정하였다.

[분자량]

또, 폴리아믹산에스테르의 분자량은 GPC (상온 겔 침투 크로마토그래피) 장치에 의해 측정하여, 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌옥사이드 환산치로서 수 평균 분자량 (이하, Mn 이라고도 한다) 과 중량 평균 분자량 (이하, Mw 라고도 한다) 을 산출하였다.

GPC 장치 : Shodex 사 제조 (GPC-101)

칼럼 : Shodex 사 제조 (KD803, KD805 의 직렬)

칼럼 온도 : 50 ℃

용리액 : N,N-디메틸포름아미드 (첨가제로서 브롬화리튬-수화물 (LiBr·H₂O) 이 30 m㏖/ℓ, 인산·무수 결정 (o-인산) 이 30 m㏖/ℓ, 테트라하이드로푸란 (THF) 이 10 ㎖/ℓ)

유속 : 1.0 ㎖/분

검량선 작성용 표준 샘플 : 토소사 제조 TSK 표준 폴리에틸렌옥사이드 (중량 평균 분자량 (Mw) 약 900,000, 150,000, 100,000, 30,000) 및 폴리머 래버러토리사 제조 폴리에틸렌글리콜 (피크탑 분자량 (Mp) 약 12,000, 4,000, 1,000). 측정은 피크가 중복되는 것을 피하기 위해서 900,000, 100,000, 12,000, 1,000 의 4 종류를 혼합한 샘플 및 150,000, 30,000, 4,000 의 3 종류를 혼합한 샘플의 2 샘플을 따로따로 측정.

[중심선 평균 조도 측정]

스핀 코트 도포에 의해 얻어진 액정 배향제의 도막을 온도 80 ℃ 의 핫 플레이트 상에서 5 분간의 건조 후, 온도 250 ℃ 의 열풍 순환식 오븐에서 1 시간의 소성을 실시하여 막두께 100 ㎚ 의 도막을 얻었다. 이 도막의 막 표면을 원자간력 현미경 (AFM) 으로 관찰하여, 막 표면의 중심선 평균 조도 (Ra) 를 측정하여 막 표면의 평탄성을 평가하였다.

측정 장치 : L-trace 프로브 현미경 (에스아이아이·테크놀로지사 제조)

[전압 유지율]

액정 배향제를 투명 전극이 부착된 유리 기판 상에 스핀 코트하고, 온도 80 ℃ 의 핫 플레이트 상에서 5 분간의 건조, 250 ℃ 의 열풍 순환식 오븐에서 60 분간의 소성을 거쳐 막두께 100 ㎚ 의 폴리이미드막을 얻었다. 이 도막면에 편광판을 개재하여 254 ㎚ 의 자외선을 100 mJ/㎠ 조사하여, 액정 배향막이 부착된 기판을 얻었다. 이와 같은 액정 배향막이 부착된 기판을 2 장 준비하고, 일방의 기판의 액정 배향막면에 직경 6 ㎛ 의 스페이서를 산포한 후, 2 장의 기판의 배향이 역평행이 되도록 조합하고, 액정 주입구를 남기고 주위를 시일하여, 셀 갭이 6 ㎛ 인 빈 셀을 제작하였다. 이 빈 셀에 액정 (MLC-2041, 머크사 제조) 을 상온에서 진공 주입하고, 주입구를 봉지하여 액정 셀로 하였다.

상기 액정 셀의 전압 유지율의 측정은 이하와 같이 하여 실시하였다.

4 V 의 전압을 60 ㎲ 간 인가하고, 16.67 ㎳ 후의 전압을 측정함으로써, 초기값으로부터의 변동을 전압 유지율로서 계산하였다. 측정시, 액정 셀의 온도를 23 ℃, 60 ℃, 90 ℃ 로 하고, 각각의 온도에서 측정을 실시하였다.

[이온 밀도]

상기 액정 셀의 이온 밀도의 측정은 이하와 같이 하여 실시하였다.

토요 테크니카사 제조의 6254 형 액정 물성 평가 장치를 사용하여 측정을 실시하였다. 10 V, 0.01 ㎐ 의 삼각파를 인가하고, 얻어진 파형의 이온 밀도에 상당하는 면적을 삼각형 근사법에 의해 산출하여 이온 밀도로 하였다. 측정시, 액정 셀의 온도를 23 ℃, 60 ℃ 로 하여, 각각의 온도에서 측정을 실시하였다.

[FFS 구동 액정 셀의 교류 구동 베이킹]

유리 기판 상에 첫 번째 층에 전극으로서 막두께 50 ㎚ 의 ITO 전극을, 두 번째 층에 절연막으로서 막두께 500 ㎚ 의 질화규소를, 세 번째 층에 전극으로서 빗살 형상의 ITO 전극 (전극 폭 : 3 ㎛, 전극 간격 : 6 ㎛, 전극 높이 : 50 ㎚) 을 갖는 프린지 필드 스위칭 (Fringe Field Switching : 이하, FFS 라고 한다) 구동용 전극이 형성되어 있는 유리 기판에 스핀 코트 도포로 액정 배향제를 도포하였다. 80 ℃ 의 핫 플레이트 상에서 5 분간 건조시킨 후, 250 ℃ 의 열풍 순환식 오븐에서 60 분간 소성을 실시하여, 막두께 100 ㎚ 의 도막을 형성시켰다. 이 도막면에 편광판을 개재하여 254 ㎚ 의 자외선을 100 mJ/㎠ 조사하여, 액정 배향막이 부착된 기판을 얻었다. 또, 대향 기판으로서 전극이 형성되어 있지 않은 높이 4 ㎛ 의 기둥상 스페이서를 갖는 유리 기판에도 동일하게 도막을 형성시켜 배향 처리를 실시하였다.

상기 2 장의 기판을 1 세트로 하여, 기판 상에 시일제를 인쇄하고, 다른 1 장의 기판을 액정 배향막면이 마주보는 배향 방향이 0˚가 되도록 하여 접착한 후, 시일제를 경화시켜 빈 셀을 제작하였다. 이 빈 셀에 감압 주입법에 의해, 액정 MLC-2041 (머크사 제조) 을 주입하고, 주입구를 봉지하여 FFS 구동 액정 셀을 얻었다.

이 FFS 구동 액정 셀의 58 ℃ 의 온도하에서의 V-T 특성 (전압-투과율 특성) 을 측정한 후, ±4 V/120 ㎐ 의 구형파를 4 시간 인가하였다. 4 시간 후, 전압을 차단하고, 58 ℃ 의 온도하에서 60 분간 방치한 후, 다시 V-T 특성을 측정하여, 구형파 인가 전후의 투과율 50 ％ 가 되는 전압의 차를 산출하였다.

[전하 축적 특성의 평가]

상기 FFS 구동 액정 셀을 광원 상에 두고, V-T 특성 (전압-투과율 특성) 을 측정한 후, ±1.5 V/60 ㎐ 의 구형파를 인가한 상태에서의 투과율 (T_a) 를 측정하였다. 그 후, ±1.5 V/60 ㎐ 의 구형파를 10 분간 인가한 후, 직류 1 V 를 중첩하여 30 분간 구동시켰다. 직류 전압을 차단하고, 교류 구동 10 분 경과한 후의 투과율 (T_b) 를 측정하여, T_b 와 T_a 의 차로부터 액정 표시 소자 내에 잔류한 전압에 의해 발생한 투과율의 차를 산출하였다.

· 디메틸 1,3-비스(클로로카르보닐)-1,3-디메틸시클로부탄-2,4-디카르복실레이트 (1,3DMCBDE-Cl) 의 합성

a-1 테트라카르복실산디알킬에스테르의 합성

[화학식 33]

질소 기류하 중, 3 ℓ (리터) 의 4 구 플라스크에 1,3-디메틸시클로부탄-1,2,3,4-테트라카르복실산 2 무수물 (식 (5-1) 의 화합물, 이하, 1,3-DM-CBDA 로 약기한다) 을 220 g (0.981 ㏖) 과 메탄올을 2200 g (68.7 ㏖, 1,3-DM-CBDA 에 대해 10 wt배) 주입하고, 65 ℃ 에서 가열 환류를 실시한 결과, 30 분에서 균일한 용액이 되었다. 반응 용액은 그대로 4 시간 30 분 가열 환류하에서 교반하였다. 이 반응액을 고속 액체 크로마토그래피 (이하, HPLC 로 약기한다) 로 측정하였다. 이 측정 결과의 해석은 후술한다.

이배퍼레이터로 이 반응액으로부터 용매를 증류 제거한 후, 아세트산에틸 1301 g 을 첨가하여 80 ℃ 까지 가열하고, 30 분 환류시켰다. 그 후, 10 분간 2 ∼ 3 ℃ 의 속도로 내온이 25 ℃ 가 될 때까지 냉각시키고, 그대로 25 ℃ 에서 30 분 교반하였다. 석출한 백색 결정을 여과에 의해 취출하고, 이 결정을 아세트산에틸 141 g 으로 2 회 세정한 후, 감압 건조함으로써 백색 결정을 103.97 g 얻었다.

이 결정은 1H NMR 분석 및 X 선 결정 구조 해석의 결과에 의해, 화합물 (1-1) 인 것을 확인하였다 (HPLC 상대 면적 97.5％) (수율 36.8％).

a-2. 1,3-DM-CBDE-C1 의 합성

[화학식 34]

질소 기류하 중, 3 ℓ의 4 구 플라스크에 화합물 (1-1) 234.15 g (0.81 ㏖), n-헵탄 1170.77 g (11.68 ㏖. 5 wt배) 을 주입한 후, 피리딘 0.64 g (0.01 ㏖) 을 첨가하여 마그네틱 스터러 교반하에서 75 ℃ 까지 가열 교반하였다. 계속해서 염화티오닐 289.93 g (2.44 ㏖) 을 1 시간에 걸쳐 적하하였다. 적하 직후부터 발포가 개시되고, 적하 종료 30 분 후에 반응 용액은 균일하게 되어, 발포는 정지하였다. 계속해서 그대로 75 ℃ 에서 1 시간 30 분 교반한 후, 이배퍼레이터로 수욕 40 ℃ 에서 내용량이 924.42 g 이 될 때까지 용매를 증류 제거하였다. 이것을 60 ℃ 로 가열하고, 용매 증류 제거시에 석출된 결정을 용해시켜, 60 ℃ 에서 열시 여과를 실시함으로써 불용물을 여과한 후, 여과액을 25 ℃ 까지 10 분간 1 ℃ 의 속도로 냉각시켰다. 그대로 25 ℃ 에서 30 분 교반시킨 후, 석출한 백색 결정을 여과에 의해 취출하고, 이 결정을 n-헵탄 264.21 g 으로 세정하였다. 이것을 감압 건조함으로써 백색 결정을 226.09 g 얻었다.

계속해서 질소 기류하 중, 3 ℓ의 4 구 플라스크에 상기에서 얻어진 백색 결정 226.09 g, n-헵탄 452.18 g 을 주입한 후, 60 ℃ 로 가열 교반하여 결정을 용해시켰다. 그 후, 25 ℃ 까지 10 분간 1 ℃ 의 속도로 냉각 교반하여 결정을 석출시켰다. 그대로 25 ℃ 에서 1 시간 교반시킨 후, 석출한 백색 결정을 여과에 의해 취출하고, 이 결정을 n-헥산 113.04 g 으로 세정한 후, 감압 건조함으로써 백색 결정을 203.91 g 얻었다. 이 결정은 1H NMR 분석 결과에 의해, 화합물 (3-1), 즉 디메틸-1,3-비스(클로로카르보닐)-1,3-디메틸시클로부탄-2,4-디카르복실레이트 (1,3-DM-CBDE-C1) 인 것을 확인하였다 (HPLC 상대 면적 99.5 ％) (수율 77.2 ％).

(합성예 1)

교반 장치 부착 300 ㎖ 4 구 플라스크를 질소 분위기로 하여, ODA 를 8.0129 g (40.02 m㏖) 넣고, NMP 를 157.25 g, 염기로서 피리딘을 7.13 g (90.13 m㏖) 첨가하여, 교반하여 용해시켰다. 다음으로, 이 디아민 용액을 교반하면서 1,3DM-CBDE-Cl 을 12.2295 g (37.61 m㏖) 첨가하여 수랭하 4 시간 반응시켰다. 얻어진 폴리아믹산에스테르 용액을 1747 g 의 물에 교반하면서 투입하고, 석출한 백색 침전을 여과 채취하며, 계속해서 1747 g 의 물로 1 회, 1747 g 의 에탄올로 1 회, 437 g 의 에탄올로 3 회 세정하고, 건조시킴으로써 백색의 폴리아믹산에스테르 수지 분말 16.65 g 을 얻었다. 수율은 95.3 ％ 였다. 또, 이 폴리아믹산에스테르의 분자량은 Mn = 13,104, Mw = 29,112 였다.

얻어진 폴리아믹산에스테르 수지 분말 1.8731 g 을 50 ㎖ 삼각 플라스크에 넣고, NMP 16.89 g 을 첨가하여 실온에서 24 시간 교반하여 용해시켜, 폴리아믹산에스테르 용액 (A-1) 을 얻었다.

(합성예 2)

교반 장치 부착 300 ㎖ 4 구 플라스크를 질소 분위기로 하여, ODA 를 7.0154 g (35.03 m㏖) 넣고, NMP 를 140.77 g, 염기로서 피리딘을 6.50 g (82.22 m㏖) 첨가하여, 교반하여 용해시켰다. 다음으로, 이 디아민 용액을 교반하면서 1,3DM-CBDE-Cl 을 11.1392 g (34.26 m㏖) 첨가하여 수랭하 4 시간 반응시켰다. 얻어진 폴리아믹산에스테르 용액을 1564 g 의 물에 교반하면서 투입하고, 석출한 백색 침전을 여과 채취하며, 계속해서 1564 g 의 물로 1 회, 1564 g 의 에탄올로 1 회, 391 g 의 에탄올로 3 회 세정하고, 건조시킴으로써 백색의 폴리아미드산 에스테르 수지 분말 14.33 g 을 얻었다. 수율은 91.6 ％ 였다. 또, 이 폴리아믹산에스테르의 분자량은 Mn = 24,228, Mw = 61,076 이었다.

얻어진 폴리아믹산에스테르 수지 분말 1.7324 g 을 50 ㎖ 삼각 플라스크에 넣고, NMP 15.65 g 을 첨가하여 실온에서 24 시간 교반하여 용해시켜, 폴리아믹산에스테르 용액 (A-2) 를 얻었다.

(합성예 3)

교반 장치 부착 및 질소 도입관 부착 100 ㎖ 4 구 플라스크에 4,4'-디아미노디페닐아민을 4.583 g (23.0 m㏖) 넣고, NMP 를 62.9 g 첨가하여, 질소를 보내면서 교반하여 용해시켰다. 이 디아민 용액을 교반하면서 CBDA 를 4.335 g (22.10 m㏖) 첨가하고, 또한 고형분 농도가 10 질량％ 가 되도록 NMP 를 첨가하여 실온에서 24 시간 교반하여 폴리아믹산 (B-1) 의 용액을 얻었다. 이 폴리아믹산 용액의 온도 25 ℃ 에 있어서의 점도는 165.1 mPa·s 였다. 또, 이 폴리아믹산의 분자량은 Mn = 17,171, Mw = 35,201 이었다.

(실시예 1)

합성예 1 에서 얻어진 폴리아믹산에스테르 용액 (A-1) 1.5114 g 과 합성예 3 에서 얻어진 폴리아믹산 용액 (B-1) 1.5048 g 을 삼각 플라스크에 넣고, NMP 를 1.028 g, BCS 를 1.0016 g 첨가하여 마그네틱 스터러로 30 분간 교반하여 액정 배향제 (Ⅰ) 을 얻었다.

(비교예 1)

합성예 2 에서 얻어진 폴리아믹산에스테르 용액 (A-2) 1.5145 g 과 합성예 3 에서 얻어진 폴리아믹산 용액 (B-1) 1.5241 g 을 삼각 플라스크에 넣고, NMP 를 1.0331 g, BCS 를 1.0012 g 첨가하여 마그네틱 스터러로 30 분간 교반하여 액정 배향제 (Ⅱ) 를 얻었다.

(비교예 2)

합성예 1 에서 얻어진 폴리아믹산에스테르 용액 (A-1) 4.2010 g 을 삼각 플라스크에 넣고, NMP 를 0.5993 g, BCS 를 1.2519 g 첨가하여 마그네틱 스터러로 30 분간 교반하여 액정 배향제 (Ⅲ) 을 얻었다.

(실시예 2)

실시예 1 에서 얻어진 액정 배향제 (Ⅰ) 을 1.0 ㎛ 의 필터로 여과한 후, 투명 전극이 부착된 유리 기판 상에 스핀 코트하여, 온도 80 ℃ 의 핫 플레이트 상에서 5 분간의 건조, 온도 250 ℃ 의 열풍 순환식 오븐에서 60 분간의 소성을 거쳐 막두께 100 ㎚ 의 이미드화한 막을 얻었다. 이 이미드화한 막에 대해 중심선 평균 조도 (Ra) 를 측정하였다. 측정 결과에 대해서는 후술하는 표 1 에 나타낸다.

(비교예 3)

비교예 1 에서 얻어진 액정 배향제 (Ⅱ) 를 사용한 것 이외에는, 실시예 2 와 동일한 방법으로 이미드화한 막을 제작하였다. 이 이미드화한 막에 대해 중심선 평균 조도 (Ra) 를 측정하였다. 측정 결과에 대해서는 후술하는 표 1 에 나타낸다.

실시예 2 와 비교예 3 의 결과로부터, PAE 의 중량 평균 분자량을 PAA 보다 작게 함으로써, 폴리아믹산에스테르와 폴리아믹산의 상 분리에 의해 발생하는 미소한 요철이 작게 억제되어, 보다 평활한 막이 얻어지는 것이 확인되었다.

(실시예 3)

실시예 1 에서 얻어진 액정 배향제 (Ⅰ) 을 1.0 ㎛ 의 필터로 여과한 후, 투명 전극이 부착된 유리 기판 상에 스핀 코트하여, 온도 80 ℃ 의 핫 플레이트 상에서 5 분간의 건조, 250 ℃ 의 열풍 순환식 오븐에서 60 분간의 소성을 거쳐 막두께 100 ㎚ 의 이미드화한 막을 얻었다. 이 도막면에 편광판을 개재하여 254 ㎚ 의 자외선을 100 mJ/㎠ 조사하여, 액정 배향막이 부착된 기판을 얻었다. 이와 같은 액정 배향막이 부착된 기판을 2 장 준비하고, 일방의 기판의 액정 배향막면에 6 ㎛ 의 스페이서를 산포한 후, 2 장의 기판의 배향이 역평행이 되도록 조합하고, 액정 주입구를 남기고 주위를 시일하여, 셀 갭이 6 ㎛ 인 빈 셀을 제작하였다. 이 빈 셀에 액정 (MLC-2041, 머크사 제조) 을 상온에서 진공 주입하고, 주입구를 봉지하여 액정 셀로 하였다. 이 액정 셀에 대해, 전압 유지율을 측정하고, 그 후 이온 밀도의 측정을 실시하였다. 전압 유지율 및 이온 밀도의 측정 결과는 후술하는 표 2 에 나타낸다.

(비교예 4)

비교예 1 에서 얻어진 액정 배향제 (Ⅱ) 를 사용한 것 이외에는, 실시예 3 과 동일한 방법으로 액정 셀을 제작하였다. 이 액정 셀에 대해, 전압 유지율을 측정하고, 그 후 이온 밀도의 측정을 실시하였다. 전압 유지율 및 이온 밀도의 측정 결과는 후술하는 표 2 에 나타낸다.

(비교예 5)

비교예 2 에서 얻어진 액정 배향제 (Ⅲ) 을 사용한 것 이외에는, 실시예 3 과 동일한 방법으로 액정 셀을 제작하였다. 이 액정 셀에 대해, 전압 유지율을 측정하고, 그 후 이온 밀도의 측정을 실시하였다. 전압 유지율 및 이온 밀도의 측정 결과는 후술하는 표 2 에 나타낸다.

실시예 3 및 비교예 4 의 결과로부터, 보다 평활한 막으로 함으로써 고온시의 전압 유지율 및 이온 밀도가 양호하다는 것이 확인되었다. 또, 실시예 3 과 비교예 5 의 결과로부터, 폴리아믹산에스테르와 폴리아믹산을 블렌드하고, 또한 평활한 막이 얻어진 경우, 폴리아믹산에스테르 단독보다 고온시의 전압 유지율 및 이온 밀도가 더욱 양호해져, 신뢰성이 높은 액정 배향막이 얻어지는 것이 확인되었다.

(실시예 4)

실시예 1 에서 얻어진 액정 배향제 (Ⅰ) 을 1.0 ㎛ 의 필터로 여과한 후, 유리 기판 상에 첫 번째 층으로서 막두께 50 ㎚ 의 ITO 전극을, 두 번째 층으로서 절연막으로서 막두께 500 ㎚ 의 질화규소를, 세 번째 층으로서 빗살 형상의 ITO 전극 (전극 폭 : 3 ㎛, 전극 간격 : 6 ㎛, 전극 높이 : 50 ㎚) 을 갖는 프린지·필드·스위칭 (Fringe Field Switching : 이하, FFS 라고 한다) 구동용 전극이 형성되어 있는 유리 기판에 스핀 코트 도포로 도포하였다. 80 ℃ 의 핫 플레이트 상에서 5 분간 건조시킨 후, 250 ℃ 의 열풍 순환식 오븐에서 60 분간 소성을 실시하여, 막두께 130 ㎚ 의 도막을 형성시켰다. 이 도막면에 편광판을 개재하여 254 ㎚ 의 자외선을 100 mJ/㎠ 조사하여, 액정 배향막이 부착된 기판을 얻었다. 또, 대향 기판으로서 전극이 형성되어 있지 않은 높이 4 ㎛ 의 기둥상 스페이서를 갖는 유리 기판에도 동일하게 도막을 형성시켜 배향 처리를 실시하였다.

이 FFS 구동 액정 셀에 대해, 액정 배향 규제력의 측정 및 전하 축적 특성의 평가를 실시하였다. 결과에 대해서는 후술하는 표 3 에 나타낸다.

(비교예 6)

비교예 1 에서 얻어진 액정 배향제 (Ⅱ) 를 사용한 것 이외에는, 실시예 4 와 동일한 방법으로 FFS 구동 액정 셀을 제작하였다. 이 FFS 구동 액정 셀에 대해, 액정 배향 규제력의 측정 및 전하 축적 특성의 평가를 실시하였다. 결과에 대해서는 후술하는 표 3 에 나타낸다.

실시예 4 와 비교예 6 의 결과로부터, 본 발명의 액정 배향막을 사용함으로써 교류 구동 베이킹의 정도가 작고, 또한 잔류 전압이 적은 액정 배향막이 얻어지는 것이 확인되었다.

·(AD-4) 의 합성

[화학식 35]

500 ㎖ 반응 용기에 화합물 (b) (50.00 g, 229 m㏖), 피리딘 (0.500 g, 0.632 m㏖), 화합물 (c) (63.02, 504 m㏖), 아세토니트릴 (300 g) 을 첨가하여 질소 분위기하, 가열 환류로 반응을 실시하였다. 반응 종료 후, 20 ℃ 까지 냉각시킨 후, 여과, 아세토니트릴 (100 g) 로 세정을 실시하여, 미정제물을 얻었다. 다음으로, 미정제물에 2-프로판올 (300 g), 증류수 (100 g) 를 첨가하여 가열 환류하였다. 그 후, 20 ℃ 로 냉각시키고, 고체를 여과, 2-프로판올 (100 g) 로 세정, 건조시켜 화합물 (d) 를 얻었다 (수량 : 37.8 g, 수율 : 37 ％).

500 ㎖ 반응 용기에 화합물 (d) (20.00 g, 44.0 m㏖), 염화티오닐 (120.0 g, 1.01 ㏖) 을 첨가하여 가열 환류를 실시하였다. 30 분 후, 20 ℃ 까지 냉각시킨 후, 염화티오닐 (120.0 g, 1.01 ㏖) 을 추가하고, 다시 2 시간 가열 환류를 실시하였다. 반응 종료 후, 과잉의 염화티오닐을 감압 증류 제거하고, 헥산 (200 g) 으로 세정하였다. 다음으로, 미정제물에 20 ℃ 에서 디클로로메탄 (200 g) 을 첨가하여 교반을 실시하고, 그것에 화합물 (c) (12.1 g, 96.8 m㏖), 피리딘 (13.93 g, 176 m㏖), 디클로로메탄 (100 g) 용액을 서서히 적하하여 첨가하였다. 1 시간 교반한 후, 추가로 화합물 (c) (12.1 g, 96.8 m㏖), 피리딘 (13.93 g, 176 m㏖) 을 첨가하였다. 반응 종료 후, 용매를 증류 제거하고, 증류수 (144 g) 로 세정하여 미정제물을 얻었다. 이 미정제물에 테트라하이드로푸란 (144 g) 을 첨가하여 23 ℃ 에서 분산 세정하고, 여과하고, 테트라하이드로푸란 (130 g), 증류수 (170 g), 메탄올 (150 g) 로 각각 세정한 후, 건조시켜, (AD-4) 를 얻었다 (수량 : 17.72 g, 수율 : 62 ％).

(합성예 4)

교반 장치 부착 300 ㎖ 4 구 플라스크를 질소 분위기로 하여, ODA 를 5.0284 g (25.11 m㏖) 넣고, NMP 를 202.80 g, 염기로서 피리딘을 4.72 g (59.63 m㏖) 을 첨가하여, 교반하여 용해시켰다. 다음으로, 이 디아민 용액을 교반하면서 1,3DM-CBDE-Cl 을 8.0794 g (24.85 m㏖) 첨가하여 수랭하 4 시간 반응시켰다. 얻어진 폴리아믹산에스테르 용액을 1127 g 의 물에 교반하면서 투입하고, 석출한 백색 침전을 여과 채취하며, 계속해서 1127 g 의 물로 1 회, 1127 g 의 에탄올로 1 회, 282 g 의 에탄올로 3 회 세정하고, 건조시킴으로써 백색의 폴리아믹산에스테르 수지 분말을 얻었다. 이 폴리아믹산에스테르의 분자량은 Mn = 6,394, Mw = 13,794 였다.

얻어진 폴리아믹산에스테르 수지 분말 4.5796 g 을 50 ㎖ 삼각 플라스크에 넣고, NMP 41.20 g 을 첨가하여 실온에서 24 시간 교반하여 용해시켜, 폴리아믹산에스테르 용액 (A-3) 을 얻었다.

(합성예 5)

교반 장치 부착 100 ㎖ 4 구 플라스크에 2,4-비스(메톡시카르보닐)시클로부탄-1,3-디카르복실산을 5.1584 g (19.82 m㏖) 넣고, NMP 를 68.12 g 첨가하여 교반하여 용해시켰다. 계속해서 트리에틸아민을 4.45 g (43.98 m㏖), p-페닐렌디아민을 1.7315 g (16.01 m㏖), 4,4'-디아미노디페닐메탄을 0.7922 g (3.99 m㏖) 첨가하여, 교반하여 용해시켰다. 이 용액을 교반하면서 (2,3-디하이드록시-2-티옥소-3-벤조옥사조일)포스폰산디페닐을 16.90 g (44.08 m㏖) 첨가하고, 추가로 NMP 를 9.67 g 첨가하여 수랭하에서 4 시간 반응시켰다. 얻어진 폴리아미드산에스테르 용액을 650 g 의 2-프로판올에 교반하면서 투입하고, 석출한 침전물을 여과 채취하며, 계속해서 210 g 의 2-프로판올로 5 회 세정하고, 건조시킴으로써 폴리아믹산에스테르 수지 분말을 얻었다.

이 폴리아믹산에스테르의 분자량은 Mn = 3860, Mw = 5384 였다.

얻어진 폴리아믹산에스테르 수지 분말 2.0332 g 을 50 ㎖ 삼각 플라스크에 넣고, NMP 를 18.4708 g 첨가하여 실온에서 24 시간 교반하여 용해시켜, 폴리아믹산에스테르 용액 (A-4) 를 얻었다.

(합성예 6)

교반 장치 부착 100 ㎖ 4 구 플라스크를 질소 분위기로 하여, 4,4'-디아미노디페닐메탄을 2.01 g (10.09 m㏖), 3-아미노-N-메틸벤질아민을 0.92 g (6.73 m㏖) 넣고, NMP 를 131.14 g, 염기로서 트리에틸아민을 3.83 g (37.93 m㏖) 첨가하여, 교반하여 용해시켰다. 다음으로, 이 디아민 용액을 교반하면서 1,3DM-CBDE-Cl 을 5.1407 g (15.81 m㏖) 첨가하여 수랭하 4 시간 반응시켰다. 얻어진 폴리아믹산에스테르 용액을 690 g 의 2-프로판올에 교반하면서 투입하고, 석출한 백색 침전을 여과 채취하며, 계속해서 220 g 의 2-프로판올로 5 회 세정하고, 건조시킴으로써 백색의 폴리아믹산에스테르 수지 분말을 얻었다. 이 폴리아믹산에스테르의 분자량은 Mn = 5064, Mw = 11348 이었다.

얻어진 폴리아믹산에스테르 수지 분말 2.0014 g 을 50 ㎖ 삼각 플라스크에 넣고, NMP 를 18.2912 g 첨가하여 실온에서 24 시간 교반하여 용해시켜, 폴리아믹산에스테르 용액 (A-5) 를 얻었다.

(합성예 7)

교반 장치 부착 100 ㎖ 4 구 플라스크를 질소 분위기로 하여, 4,4'-디아미노디페닐메탄을 2.01 g (10.09 m㏖), 3-아미노-N-메틸벤질아민을 0.92 g (6.73 m㏖) 넣고, NMP 를 135.18 g, 염기로서 트리에틸아민을 4.04 g (39.95 m㏖) 첨가하여, 교반하여 용해시켰다. 다음으로, 이 디아민 용액을 교반하면서 1,3DM-CBDE-Cl 을 5.4260 g (16.69 m㏖) 첨가하여 수랭하 4 시간 반응시켰다. 얻어진 폴리아믹산에스테르 용액을 711 g 의 2-프로판올에 교반하면서 투입하고, 석출한 백색 침전을 여과 채취하며, 계속해서 230 g 의 2-프로판올로 5 회 세정하고, 건조시킴으로써 백색의 폴리아믹산에스테르 수지 분말을 얻었다. 이 폴리아믹산에스테르의 분자량은 Mn = 11820, Mw = 28719 였다.

얻어진 폴리아믹산에스테르 수지 분말 2.4381 g 을 50 ㎖ 삼각 플라스크에 넣고, NMP 를 21.4224 g 첨가하여 실온에서 24 시간 교반하여 용해시켜, 폴리아믹산에스테르 용액 (A-6) 을 얻었다.

(합성예 8)

교반 장치 부착 300 ㎖ 4 구 플라스크에 2,5-비스(메톡시카르보닐)테레프탈산을 2.2617 g (8.01 m㏖), 2,4-비스(메톡시카르보닐)시클로부탄-1,3-디카르복실산을 2.7808 g (10.61 m㏖) 넣고, NMP 를 102.82 g 첨가하여 교반하여 용해시켰다. 계속해서 트리에틸아민을 4.45 g (43.98 m㏖), 1,5-비스(4-아미노페녹시)펜탄을 3.4396 g (12.01 m㏖), 1,3-비스(4-아미노페네틸)우레아를 2.3914 g (8.01 m㏖) 첨가하여 교반하여 용해시켰다. 이 용액을 교반하면서 4-(4,6-디메톡시-1,3,5-트리아진-2-일)-4-메틸모르폴리늄클로라이드 (15±2 중량％ 수화물) 를 16.60 g 첨가하고, 추가로 NMP 를 14.12 g 첨가하여 수랭하에서 4 시간 반응시켰다. 얻어진 폴리아미드산 에스테르 용액을 890 g 의 2-프로판올에 교반하면서 투입하고, 석출한 침전물을 여과 채취하며, 계속해서 300 g 의 2-프로판올로 5 회 세정하고, 건조시킴으로써 폴리아믹산에스테르 수지 분말을 얻었다.

이 폴리아믹산에스테르의 분자량은 Mn = 9450, Mw = 22588 이었다.

얻어진 폴리아믹산에스테르 수지 분말 1.1487 g 을 50 ㎖ 삼각 플라스크에 넣고, NMP 를 19.1544 g 첨가하여 실온에서 24 시간 교반하여 용해시켜, 폴리아믹산에스테르 용액 (A-7) 을 얻었다.

(합성예 9)

교반 장치 부착 300 ㎖ 4 구 플라스크에 2,5-비스(메톡시카르보닐)테레프탈산을 2.2589 g (8.00 m㏖), 2,4-비스(메톡시카르보닐)시클로부탄-1,3-디카르복실산을 3.0710 g (11.80 m㏖) 넣고, NMP 를 105.54 g 첨가하여 교반하여 용해시켰다. 계속해서 트리에틸아민을 4.45 g (43.98 m㏖), 1,5-비스(4-아미노페녹시)펜탄을 3.4376 g (12.00 m㏖), 1,3-비스(4-아미노페네틸)우레아를 2.3862 g (8.00 m㏖) 첨가하여 교반하여 용해시켰다. 이 용액을 교반하면서 4-(4,6-디메톡시-1,3,5-트리아진-2-일)-4-메틸모르폴리늄클로라이드 (15±2 중량％ 수화물) 를 16.73 g 첨가하고, 또한 NMP 를 14.50 g 첨가하여 수랭하에서 4 시간 반응시켰다. 얻어진 폴리아미드산 에스테르 용액을 910 g 의 2-프로판올에 교반하면서 투입하고, 석출한 침전물을 여과 채취하며, 계속해서 300 g 의 2-프로판올로 5 회 세정하고, 건조시킴으로써 폴리아믹산에스테르 수지 분말을 얻었다.

이 폴리아믹산에스테르의 분자량은 Mn = 18067, Mw = 46973 이었다.

얻어진 폴리아믹산에스테르 수지 분말 1.3221 g 을 50 ㎖ 삼각 플라스크에 넣고, NMP 를 24.8708 g 첨가하여 실온에서 24 시간 교반하여 용해시켜, 폴리아믹산에스테르 용액 (A-8) 을 얻었다.

(합성예 10)

교반 장치 부착 및 질소 도입관 부착 100 ㎖ 4 구 플라스크에 3,5-디아미노벤조산을 20.0838 g (132.0 m㏖) 및 DA-1 을 21.3254 g (88.0 m㏖) 넣고, NMP 를 268.48 g 첨가하여, 질소를 보내면서 교반하여 용해시켰다. 이 디아민 용액을 교반하면서 1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산 2 무수물을 42.4946 g (216.7 m㏖) 첨가하고, 또한 고형분 농도가 20 질량％ 가 되도록 NMP 를 첨가하여 실온에서 24 시간 교반하여 폴리아믹산 (B-2) 의 용액을 얻었다. 이 폴리아믹산 용액의 온도 25 ℃ 에 있어서의 점도는 2156 mPa·s 였다. 또, 이 폴리아믹산의 분자량은 Mn = 18794, Mw = 63387 이었다.

(합성예 11)

교반 장치 부착 및 질소 도입관 부착 100 ㎖ 4 구 플라스크에 3,5-디아미노벤조산을 6.0854 g (40.0 m㏖) 넣고, NMP 를 65.56 g 첨가하여, 질소를 보내면서 교반하여 용해시켰다. 이 디아민 용액을 교반하면서 피로멜리트산 2 무수물을 8.5449 g (39.18 m㏖) 첨가하고, 또한 고형분 농도가 15 질량％ 가 되도록 NMP 를 첨가하여 실온에서 24 시간 교반하였다. 얻어진 폴리아믹산 용액의 온도 25 ℃ 에 있어서의 점도는 523 mPa·s 였다. 또, 이 폴리아믹산의 분자량은 Mn = 20565, Mw = 47912 였다.

또한, 이 용액에 0.3 질량％ 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란의 NMP 용액을 13.79 g 첨가하여 폴리아믹산 용액 (B-3) 을 얻었다.

(합성예 12)

교반 장치 부착 및 질소 도입관 부착 100 ㎖ 4 구 플라스크에 3,5-디아미노벤조산을 3.6541 g (24.02 m㏖), 1,4-비스(4-아미노페닐)피페라진을 4.2931 g (16.00 m㏖) 넣고, NMP 를 36.48 g 첨가하여, 질소를 보내면서 교반하여 용해시켰다. 이 디아민 용액을 교반하면서 BDA 를 4.7522 g (23.99 m㏖) 첨가하여, 실온에서 2 시간 교반하였다. 다음으로, NMP 를 36.50 g 첨가하고, 피로멜리트산 2 무수물을 3.4084 g (15.63 m㏖) 첨가하였다. 또한, 고형분 농도가 15 질량％ 가 되도록 NMP 를 첨가하고, 실온에서 24 시간 교반하였다. 얻어진 폴리아믹산 용액의 온도 25 ℃ 에 있어서의 점도는 1166 mPa·s 였다. 또, 이 폴리아믹산의 분자량은 Mn = 19307, Mw = 42980 이었다.

또한, 이 용액에 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란을 0.0483 g 첨가하고, 실온에서 24 시간 교반하여, 폴리아믹산 용액 (B-4) 를 얻었다.

(합성예 13)

교반 장치 부착 및 질소 도입관 부착 100 ㎖ 4 구 플라스크에 3,5-디아미노벤조산을 3.6516 g (24.0 m㏖), 4-((2-메틸아미노)에틸)아닐린을 2.4070 g (16.02 m㏖) 을 넣고, NMP 를 66.21 g 첨가하여, 질소를 보내면서 교반하여 용해시켰다. 이 디아민 용액을 교반하면서 피로멜리트산 2 무수물을 8.5972 g (39.42 m㏖) 첨가하였다. 또한, 고형분 농도가 15 질량％ 가 되도록 NMP 를 첨가하고, 실온에서 24 시간 교반하였다. 얻어진 폴리아믹산 용액의 온도 25 ℃ 에 있어서의 점도는 488 mPa·s 였다. 또, 이 폴리아믹산의 분자량은 Mn = 13205, Mw = 33511 이었다.

또한, 이 용액에 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란을 0.0438 g 첨가하고, 실온에서 24 시간 교반하여, 폴리아믹산 용액 (B-5) 를 얻었다.

(합성예 14)

교반 장치 부착 및 질소 도입관 부착 100 ㎖ 4 구 플라스크에 3,5-디아미노벤조산을 0.6123 g (4.00 m㏖), 4,4-디아미노디페닐아민을 3.199 g (16.06 m㏖) 넣고, NMP 를 19.64 g 첨가하여, 질소를 보내면서 교반하여 용해시켰다. 이 디아민 용액을 교반하면서 BDA 를 3.1780 g (16.04 m㏖) 첨가하고, 실온에서 2 시간 교반하였다. 다음으로, NMP 를 8.93 g 첨가하고, 피로멜리트산 2 무수물을 0.8736 g (4.01 m㏖) 첨가였다. 또한, 고형분 농도가 18 질량％ 가 되도록 NMP 를 첨가하고, 실온에서 24 시간 교반하였다. 얻어진 폴리아믹산 용액의 온도 25 ℃ 에 있어서의 점도는 8100 mPa·s 였다. 또, 이 폴리아믹산의 분자량은 Mn = 22537, Mw = 72601 이었다.

또한, 이 용액에 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란을 0.0235 g 첨가하고, 실온에서 24 시간 교반하여, 폴리아믹산 용액 (B-6) 을 얻었다.

(합성예 15)

교반 장치 부착 및 질소 도입관 부착 100 ㎖ 4 구 플라스크에 3,5-디아미노벤조산을 3.6603 g (24.06 m㏖), 1,3-비스(4-아미노페네틸)우레아를 4.7740 g (16.0 m㏖) 넣고, NMP 를 28.59 g 첨가하여, 질소를 보내면서 교반하여 용해시켰다. 이 디아민 용액을 교반하면서 BDA 를 2.3782 g (12.0 m㏖) 첨가하고, 실온에서 2 시간 교반하였다. 다음으로, NMP 를 38.13 g 첨가하고, 피로멜리트산 2 무수물을 6.0903 g (27.92 m㏖) 첨가하였다. 또한, 고형분 농도가 15 질량％ 가 되도록 NMP 를 첨가하고, 실온에서 24 시간 교반하였다. 얻어진 폴리아믹산 용액의 온도 25 ℃ 에 있어서의 점도는 744 mPa·s 였다. 또, 이 폴리아믹산의 분자량은 Mn = 17771, Mw = 38991 이었다.

또한, 이 용액에 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란을 0.0505 g 첨가하고, 실온에서 24 시간 교반하여, 폴리아믹산 용액 (B-7) 을 얻었다.

(합성예 16)

교반 장치 부착 및 질소 도입관 부착 100 ㎖ 4 구 플라스크에 3,5-디아미노벤조산을 3.6536 g (24.01 m㏖), DA-1 을 3.8715 g (15.98 m㏖) 넣고, NMP 를 31.75 g 첨가하여, 질소를 보내면서 교반하여 용해시켰다. 이 디아민 용액을 교반하면서 BDA 를 3.9621 g (20.0 m㏖) 첨가하고, 실온에서 2 시간 교반하였다. 다음으로, NMP 를 25.42 g 첨가하고, 1,2,4,5-시클로헥산테트라카르복실산 2 무수물을 4.4776 g (19.97 m㏖) 첨가하였다. 또한, 고형분 농도가 20 질량％ 가 되도록 NMP 를 첨가하고, 실온에서 24 시간 교반하였다. 얻어진 폴리아믹산 용액의 온도 25 ℃ 에 있어서의 점도는 417 mPa·s 였다. 또, 이 폴리아믹산의 분자량은 Mn = 13291, Mw = 54029 였다.

또한, 이 용액에 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란을 0.0476 g 첨가하고, 실온에서 24 시간 교반하여, 폴리아믹산 용액 (B-8) 을 얻었다.

(합성예 17)

교반 장치 부착 및 질소 도입관 부착 100 ㎖ 4 구 플라스크에 3,5-디아미노벤조산을 1.2133 g (7.97 m㏖), 4,4'-디아미노디페닐-N-메틸-아민을 6.8216 g (31.98 m㏖) 넣고, NMP 를 44.03 g 첨가하여, 질소를 보내면서 교반하여 용해시켰다. 이 디아민 용액을 교반하면서 BDA 를 7.1310 g (36.0 m㏖) 첨가하고, 실온에서 2 시간 교반하였다. 다음으로, NMP 를 14.62 g 첨가하고, 피로멜리트산 2 무수물을 0.8713 g (3.99 m㏖) 첨가하였다. 또한, 고형분 농도가 18 질량％ 가 되도록 NMP 를 첨가하고, 실온에서 24 시간 교반하였다. 얻어진 폴리아믹산 용액의 온도 25 ℃ 에 있어서의 점도는 577 mPa·s 였다. 또, 이 폴리아믹산의 분자량은 Mn = 12656, Mw = 28487 이었다.

또한, 이 용액에 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란을 0.0480 g 첨가하고, 실온에서 24 시간 교반하여, 폴리아믹산 용액 (B-9) 를 얻었다.

(합성예 18)

교반 장치 부착 및 질소 도입관 부착 100 ㎖ 4 구 플라스크에 3,5-디아미노벤조산을 2.7365 g (17.99 m㏖), 2,2'-디메틸-4,4'-디아미노비페닐을 2.5471 g (12.0 m㏖) 넣고, NMP 를 27.32 g 첨가하여, 질소를 보내면서 교반하여 용해시켰다. 이 디아민 용액을 교반하면서 비시클로[3.3.0]옥탄-2,4,6,8-테트라카르복실산 2 무수물을 2.2562 g (9.02 m㏖) 첨가하여 80 ℃ 에서 3 시간 교반하였다. 반응 용액을 실온까지 냉각시킨 후, NMP 를 27.32 g 첨가하고, 피로멜리트산 2 무수물을 4.5715 g (20.96 m㏖) 첨가하였다. 또한, 고형분 농도가 15 질량％ 가 되도록 NMP 를 첨가하고, 실온에서 24 시간 교반하였다. 얻어진 폴리아믹산 용액의 온도 25 ℃ 에 있어서의 점도는 2190 mPa·s 였다. 또, 이 폴리아믹산의 분자량은 Mn = 23632, Mw = 56881 이었다.

또한, 이 용액에 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란을 0.0360 g 첨가하고, 실온에서 24 시간 교반하여, 폴리아믹산 용액 (B-10) 을 얻었다.

(실시예 5)

50 ㎖ 삼각 플라스크에 교반자를 넣고, 합성예 4 에서 얻어진 폴리아믹산에스테르 용액 (A-3) 을 3.0443 g, 합성예 3 에서 얻어진 폴리아믹산 용액 (B-1) 을 3.0126 g 넣고, NMP 를 1.7670 g, BCS 를 2.0083 g, 또한 가교제로서 다관능 에폭시 화합물인 (AD-1) 의 5 질량％ NMP 용액을 0.2380 g 첨가하여, 마그네틱 스터러로 30 분 교반하여, 액정 배향제 (Ⅰ-1) 을 얻었다.

(실시예 6)

50 ㎖ 삼각 플라스크에 교반자를 넣고, 합성예 4 에서 얻어진 폴리아믹산에스테르 용액 (A-3) 을 3.0160 g, 합성예 3 에서 얻어진 폴리아믹산 용액 (B-1) 을 3.1312 g 넣고, NMP 를 2.0339 g, BCS 를 2.0099 g, 또한 가교제로서 다관능 하이드록시기 함유 화합물인 (AD-2) 를 0.0274 g 첨가하여, 마그네틱 스터러로 30 분 교반하여, 액정 배향제 (Ⅰ-2) 를 얻었다.

(실시예 7)

50 ㎖ 삼각 플라스크에 교반자를 넣고, 합성예 4 에서 얻어진 폴리아믹산에스테르 용액 (A-3) 을 3.0328 g, 합성예 3 에서 얻어진 폴리아믹산 용액 (B-1) 을 3.0058 g 넣고, NMP 를 2.0417 g, BCS 를 2.0125 g, 또한 가교제로서 다관능 시클로카보네이트 화합물인 (AD-4) 를 0.0366 g 첨가하여, 마그네틱 스터러로 30 분 교반하여, 액정 배향제 (Ⅰ-3) 을 얻었다.

(실시예 8)

50 ㎖ 삼각 플라스크에 교반자를 넣고, 합성예 4 에서 얻어진 폴리아믹산에스테르 용액 (A-3) 을 3.0463 g, 합성예 3 에서 얻어진 폴리아믹산 용액 (B-1) 을 3.0433 g 넣고, NMP 를 2.0306 g, BCS 를 2.0367 g, 또한 가교제로서 다관능 옥세탄 화합물인 (AD-3) 을 0.0454 g 첨가하여, 마그네틱 스터러로 30 분 교반하여, 액정 배향제 (Ⅰ-4) 를 얻었다.

(실시예 9)

50 ㎖ 삼각 플라스크에 교반자를 넣고, 합성예 4 에서 얻어진 폴리아믹산에스테르 용액 (A-3) 을 3.0073 g, 합성예 3 에서 얻어진 폴리아믹산 용액 (B-1) 을 3.0197 g 넣고, NMP 를 2.0436 g, BCS 를 2.0364 g, 또한 이미드화 촉진제로서 N-α-(9-플루오레닐메톡시카르보닐)-N-t-부톡시카르보닐-L-히스티딘을 0.0701 g 첨가하여, 마그네틱 스터러로 30 분 교반하여, 액정 배향제 (Ⅰ-5) 를 얻었다.

(실시예 10)

50 ㎖ 삼각 플라스크에 교반자를 넣고, 합성예 4 에서 얻어진 폴리아믹산에스테르 용액 (A-3) 을 3.0210 g, 합성예 3 에서 얻어진 폴리아믹산 용액 (B-1) 을 3.0105 g 넣고, NMP 를 2.0140 g, BCS 를 2.0246 g, 또한 이미드화 촉진제로서 4- (t-부톡시카르보닐아미노)피리딘을 0.0341 g 첨가하여, 마그네틱 스터러로 30 분 교반하여, 액정 배향제 (Ⅰ-6) 을 얻었다.

(실시예 11)

50 ㎖ 삼각 플라스크에 교반자를 넣고, 합성예 4 에서 얻어진 폴리아믹산에스테르 용액 (A-3) 을 3.0021 g, 합성예 3 에서 얻어진 폴리아믹산 용액 (B-1) 을 3.1795 g 넣고, NMP 를 2.0480 g, BCS 를 2.0062 g 첨가하여, 마그네틱 스터러로 30 분 교반하여, 액정 배향제 (Ⅰ-7) 을 얻었다.

(실시예 12)

50 ㎖ 삼각 플라스크에 교반자를 넣고, 합성예 4 에서 얻어진 폴리아믹산에스테르 용액 (A-3) 을 1.8064 g, 합성예 10 에서 얻어진 폴리아믹산 용액 (B-2) 를 2.1642 g 넣고, NMP 를 4.1032 g, BCS 를 2.0388 g 첨가하여, 마그네틱 스터러로 30 분 교반하여, 액정 배향제 (Ⅱ-1) 을 얻었다.

(비교예 7)

50 ㎖ 삼각 플라스크에 교반자를 넣고, 합성예 2 에서 얻어진 폴리아믹산에스테르 용액 (A-2) 를 1.8510 g, 합성예 10 에서 얻어진 폴리아믹산 용액 (B-2) 를 2.1257 g 넣고, NMP 를 6.1321 g, BCS 를 2.0012 g 첨가하여, 마그네틱 스터러로 30 분 교반하여, 액정 배향제 (Ⅱ-2) 를 얻었다.

(실시예 13)

50 ㎖ 삼각 플라스크에 교반자를 넣고, 합성예 5 에서 얻어진 폴리아믹산에스테르 용액 (A-4) 를 1.8212 g, 합성예 11 에서 얻어진 폴리아믹산 용액 (B-3) 을 2.8206 g 넣고, NMP 를 3.4198 g, BCS 를 2.0629 g 첨가하여, 마그네틱 스터러로 30 분 교반하여, 액정 배향제 (Ⅲ-1) 을 얻었다.

(실시예 14)

50 ㎖ 삼각 플라스크에 교반자를 넣고, 합성예 5 에서 얻어진 폴리아믹산에스테르 용액 (A-4) 를 4.2276 g, 합성예 12 에서 얻어진 폴리아믹산 용액 (B-4) 를 1.2331 g 넣고, NMP 를 2.6302 g, BCS 를 2.0189 g 첨가하여, 마그네틱 스터러로 30 분 교반하여, 액정 배향제 (Ⅲ-2) 를 얻었다.

(실시예 15)

50 ㎖ 삼각 플라스크에 교반자를 넣고, 합성예 5 에서 얻어진 폴리아믹산에스테르 용액 (A-4) 를 3.0022 g, 합성예 13 에서 얻어진 폴리아믹산 용액 (B-5) 를 2.3359 g 넣고, NMP 를 2.9918 g, BCS 를 20168 g 첨가하여, 마그네틱 스터러로 30 분 교반하여, 액정 배향제 (Ⅲ-3) 을 얻었다.

(실시예 16)

50 ㎖ 삼각 플라스크에 교반자를 넣고, 합성예 6 에서 얻어진 폴리아믹산에스테르 용액 (A-5) 를 3.0145 g, 합성예 14 에서 얻어진 폴리아믹산 용액 (B-6) 을 1.7284 g 넣고, NMP 를 3.3210 g, BCS 를 2.0155 g 첨가하여, 마그네틱 스터러로 30 분 교반하여, 액정 배향제 (Ⅳ-1) 을 얻었다.

(실시예 17)

50 ㎖ 삼각 플라스크에 교반자를 넣고, 합성예 7 에서 얻어진 폴리아믹산에스테르 용액 (A-6) 을 3.0186 g, 합성예 14 에서 얻어진 폴리아믹산 용액 (B-6) 을 1.7640 g 넣고, NMP 를 3.3171 g, BCS 를 2.0344 g 첨가하여, 마그네틱 스터러로 30 분 교반하여, 액정 배향제 (Ⅳ-2) 를 얻었다.

(실시예 18)

50 ㎖ 삼각 플라스크에 교반자를 넣고, 합성예 6 에서 얻어진 폴리아믹산에스테르 용액 (A-5) 를 3.0250 g, 합성예 15 에서 얻어진 폴리아믹산 용액 (B-7) 을 2.1211 g 넣고, NMP 를 3.0711 g, BCS 를 2.0720 g 첨가하여, 마그네틱 스터러로 30 분 교반하여, 액정 배향제 (Ⅳ-3) 을 얻었다.

(실시예 19)

50 ㎖ 삼각 플라스크에 교반자를 넣고, 합성예 7 에서 얻어진 폴리아믹산에스테르 용액 (A-6) 을 3.0026 g, 합성예 15 에서 얻어진 폴리아믹산 용액 (B-7) 을 2.0594 g 넣고, NMP 를 3.0194 g, BCS 를 2.0030 g 첨가하여, 마그네틱 스터러로 30 분 교반하여, 액정 배향제 (Ⅳ-4) 를 얻었다.

(실시예 20)

50 ㎖ 삼각 플라스크에 교반자를 넣고, 합성예 6 에서 얻어진 폴리아믹산에스테르 용액 (A-5) 를 1.2318 g, 합성예 16 에서 얻어진 폴리아믹산 용액 (B-8) 을 3.2286 g 넣고, NMP 를 3.6275 g, BCS 를 2.0178 g 첨가하여, 마그네틱 스터러로 30 분 교반하여, 액정 배향제 (Ⅳ-5) 를 얻었다.

(실시예 21)

50 ㎖ 삼각 플라스크에 교반자를 넣고, 합성예 8 에서 얻어진 폴리아믹산에스테르 용액 (A-7) 을 4.8328 g, 합성예 17 에서 얻어진 폴리아믹산 용액 (B-9) 를 2.1984 g 넣고, NMP 를 1.2268 g, BCS 를 2.0307 g 첨가하여, 마그네틱 스터러로 30 분 교반하여, 액정 배향제 (V-1) 을 얻었다.

(비교예 8)

50 ㎖ 삼각 플라스크에 교반자를 넣고, 합성예 9 에서 얻어진 폴리아믹산에스테르 용액 (A-8) 을 4.8426 g, 합성예 17 에서 얻어진 폴리아믹산 용액 (B-9) 를 2.0480 g 넣고, NMP 를 1.2241 g, BCS 를 2.0380 g 첨가하여, 마그네틱 스터러로 30 분 교반하여, 액정 배향제 (V-2) 를 얻었다.

(실시예 22)

50 ㎖ 삼각 플라스크에 교반자를 넣고, 합성예 8 에서 얻어진 폴리아믹산에스테르 용액 (A-7) 을 4.8210 g, 합성예 14 에서 얻어진 폴리아믹산 용액 (B-5) 를 2.4526 g 넣고, NMP 를 0.8197 g, BCS 를 2.0452 g 첨가하여, 마그네틱 스터러로 30 분 교반하여, 액정 배향제 (V-3) 을 얻었다.

(비교예 9)

50 ㎖ 삼각 플라스크에 교반자를 넣고, 합성예 9 에서 얻어진 폴리아믹산에스테르 용액 (A-8) 을 4.7940 g, 합성예 14 에서 얻어진 폴리아믹산 용액 (B-5) 를 2.5558 g 넣고, NMP 를 0.8545 g, BCS 를 2.0254 g 첨가하여, 마그네틱 스터러로 30 분 교반하여, 액정 배향제 (V-4) 를 얻었다.

(실시예 23)

50 ㎖ 삼각 플라스크에 교반자를 넣고, 합성예 8 에서 얻어진 폴리아믹산에스테르 용액 (A-7) 을 3.6281 g, 합성예 18 에서 얻어진 폴리아믹산 용액 (B-10) 을 2.8751 g 넣고, NMP 를 1.6002 g, BCS 를 2.0514 g 첨가하여, 마그네틱 스터러로 30 분 교반하여, 액정 배향제 (V-5) 를 얻었다.

(실시예 24)

50 ㎖ 삼각 플라스크에 교반자를 넣고, 합성예 9 에서 얻어진 폴리아믹산에스테르 용액 (A-8) 을 3.6507 g, 합성예 18 에서 얻어진 폴리아믹산 용액 (B-10) 을 2.8195 g 넣고, NMP 를 1.6288 g, BCS 를 1.9982 g 첨가하여, 마그네틱 스터러로 30 분 교반하여, 액정 배향제 (V-6) 을 얻었다.

(실시예 25)

실시예 5 에서 얻어진 액정 배향제 (Ⅰ-1) 을 1.0 ㎛ 의 필터로 여과한 후, 투명 전극이 부착된 유리 기판 상에 스핀 코트하여, 온도 80 ℃ 의 핫 플레이트 상에서 5 분간의 건조, 온도 230 ℃ 의 온풍 순환식 오븐에서 20 분간의 소성을 거쳐 막두께 100 ㎚ 의 이미드화한 막을 얻었다. 이 이미드화한 막에 대해, 중심선 평균 조도 (Ra) 를 측정하였다. 측정 결과에 대해서는 후술하는 표 4 에 나타낸다.

(실시예 26 ∼ 45 및 비교예 10 ∼ 12)

상기 실시예 6 ∼ 24, 비교예 7 ∼ 9 에서 얻어진 각각의 액정 배향제를 사용한 것 이외에는, 실시예 25 와 동일한 방법으로 각 도막을 형성시켰다. 각 도막의 막 표면을 AFM 으로 관찰하였다. 또, 각 도막에 대해, 중심선 평균 조도 (Ra) 를 측정하였다. 이들의 측정 결과를 후술하는 표 4 에 나타낸다.

산업상의 이용가능성

본 발명의 액정 배향제는, 얻어지는 액정 배향막 표면의 미세한 요철을 저감시킬 수 있는 것을 통해서 액정 배향성이 향상됨과 함께, 전압 유지율, 이온 밀도, 교류 전류에 의한 잔상, 직류 전압의 잔류 등의 전기적 특성도 개선된다. 그 결과, TN 소자, STN 소자, TFT 액정 소자, 나아가서는 수직 배향형의 액정 표시 소자 등에 널리 유용하다.

또한, 2010년 3월 15일에 출원된 일본 특허 출원 2010-058554호의 명세서, 특허 청구의 범위, 및 요약서의 전체 내용을 여기에 인용하고, 본 발명의 명세서의 개시로서 받아들이는 것이다.

Claims

하기 식 (1) 로 나타내는 반복 단위를 갖는 폴리아믹산에스테르와, 하기 식 (2) 로 나타내는 반복 단위를 갖는 폴리아믹산과, 유기 용매를 함유하고, 상기 폴리아믹산에스테르의 중량 평균 분자량이 상기 폴리아믹산의 중량 평균 분자량보다 작은 것을 특징으로 하는 액정 배향제.

(식 (1) 및 식 (2) 에 있어서, X₁ 및 X₂ 는 각각 독립적으로 4 가의 유기기이고, Y₁ 및 Y₂ 는 각각 독립적으로 2 가의 유기기이다. R₁ 은 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기이고, A₁ 및 A₂ 는 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 치환기를 가져도 되는 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기, 탄소수 2 ∼ 10 의 알케닐기, 혹은 탄소수 2 ∼ 10 의 알키닐기이다)
제 1 항에 있어서,
상기 폴리아믹산에스테르의 함유량과 상기 폴리아믹산의 함유량이 (폴리아믹산에스테르의 함유량/폴리아믹산의 함유량) 의 질량 비율로, 1/9 ∼ 9/1 인 액정 배향제.
제 1 항에 있어서,
상기 폴리아믹산에스테르 및 폴리아믹산의 합계 함유량이 유기 용매에 대해 0.5 ∼ 15 질량％ 인 액정 배향제.
제 1 항에 있어서,
상기 폴리아믹산에스테르의 중량 평균 분자량이 상기 폴리아믹산의 중량 평균 분자량보다 1000 ∼ 100000 작은 액정 배향제.
제 1 항에 있어서,
식 (1) 및 식 (2) 에 있어서의 X₁ 및 X₂가 각각 독립적으로 하기 식으로 나타내는 구조로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인 액정 배향제.
제 1 항에 있어서,
상기 식 (1) 에 있어서의 Y₁ 이 하기 식으로 나타내는 구조로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종류인 액정 배향제.
제 1 항에 있어서,
식 (2) 에 있어서, Y₂ 가 하기 식으로 나타내는 구조로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인 액정 배향제.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 액정 배향제를 도포, 소성하여 얻어지는 액정 배향막.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 액정 배향제를 도포, 소성하여 얻어지는 피막에, 편광시킨 방사선을 조사하여 얻어지는 액정 배향막.