KR20110072999A - 액정 배향제, 이를 이용하여 제조한 액정 배향막 및 상기 액정 배향막을 포함하는 액정표시소자 - Google Patents

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Abstract

55 dyn/cm 내지 65 dyn/cm의 표면에너지를 가지는 폴리아믹산 및 45 dyn/cm 내지 60 dyn/cm의 표면에너지를 가지는 폴리이미드를 포함하는 액정 배향제를 제공한다.
액정 배향제, 폴리아믹산, 폴리이미드, 표면에너지, 인쇄성, 면잔상

Description

액정 배향제, 이를 이용하여 제조한 액정 배향막 및 상기 액정 배향막을 포함하는 액정표시소자{LIQUID CRYSTAL ALIGNMENT AGENT, LIQUID CRYSTAL ALIGNMENT FILM MANUFACTURED USING THE SAME, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE INCLUDING THE LIQUID CRYSTAL ALIGNMENT FILM}
본 기재는 액정 배향제, 이를 이용하여 제조한 액정 배향막 및 상기 액정 배향막을 포함하는 액정표시소자에 관한 것이다.
액정표시소자(liquid crystal display device, LCD)는 액정 배향막을 사용하며, 상기 액정 배향막으로는 주로 고분자 물질을 사용한다. 상기 액정 배향막은 액정 분자의 배열에 방향자(director) 역할을 하여 전기장(electric field)에 의해 액정이 움직여서 화상을 형성할 때, 적당한 방향을 잡도록 해준다. 일반적으로 액정표시소자에서 균일한 휘도(brightness) 및 높은 명암비를 얻기 위해서는 액정을 균일하게 배향하는 것이 필수적이다.
최근 액정표시소자 시장의 성장에 따라 고품질의 액정표시소자에 대한 요구가 높아지고 있고, 액정표시소자의 대면적화가 진행되면서 생산성이 높은 액정 배향막에 대한 요구가 커지고 있다. 따라서 액정표시소자 생산공정에서 불량률이 적 으며, 우수한 전기광학적 특성, 신뢰성 등을 발현할 수 있는 고성능의 액정 배향막을 제조하기 위한 액정 배향제에 대한 연구가 이루어지고 있다.
인쇄성, 신뢰성, 기판과의 점착성 및 액정 배향성이 우수한 액정 배향제를 제공한다.
상기 액정 배향제를 이용하여 제조된 액정 배향막을 제공한다.
상기 액정 배향막을 포함하는 액정표시소자를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면 55 dyn/cm 내지 65 dyn/cm의 표면에너지를 가지는 폴리아믹산 및 45 dyn/cm 내지 60 dyn/cm의 표면에너지를 가지는 폴리이미드를 포함하는 액정 배향제를 제공한다.
상기 폴리아믹산은 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함할 수 있고, 상기 폴리이미드는 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112009079875841-PAT00001
[화학식 2]
Figure 112009079875841-PAT00002
상기 화학식 1 및 2에서,
X1 및 X2는 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 지환족 산이무수물 또는 방향족 산이무수물로부터 유도된 4가의 유기기이고,
Y1 및 Y2는 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 디아민으로부터 유도된 2가의 유기기이다.
상기 액정 배향제는 상기 폴리아믹산과 상기 폴리이미드를 9:1 내지 5:5의 중량비, 구체적으로는 9:1 내지 6:4의 중량비로 포함할 수 있다.
상기 폴리아믹산은 10,000 내지 300,000의 중량평균 분자량(Mw)을 가질 수 있고, 상기 폴리이미드는 10,000 내지 300,000의 중량평균 분자량(Mw)을 가질 수 있다.
상기 액정 배향제는 45 dyn/cm 내지 65 dyn/cm의 표면에너지를 가질 수 있다.
상기 액정 배향제는 0.01 내지 15 중량%의 고형분 함량을 가질 수 있고, 3 내지 30 cps의 점도를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면 상기 액정 배향제를 기판에 도포하여 제조한 액정 배향막을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면 상기 액정 배향막을 포함하는 것인 액정표시소자를 제공한다.
기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 액정 배향제는 인쇄성, 신뢰성, 기판과의 점착성 및 액정 배향성을 개선할 수 있다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "치환" 내지 "치환된"이란, 본 발명의 작용기 중의 하나 이상의 수소가 할로겐(F, Br, Cl 또는 I), 하이드록시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기(NH2, NH(R100) 또는 N(R101)(R102)이고, 여기서 R100, R101 및 R102는 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 C1 내지 C10 알킬기임), 아미디노기, 하이드라진기, 하이드라존기, 카르복실기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 할로알킬기, 치환 또는 비치환된 알콕시기, 치환 또는 비치환된 지환족 유기기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 알케닐기, 치환 또는 비치환된 알키닐기, 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 및 치환 또는 비치환된 헤테로사이클로알킬기로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 치환기로 치환된 것을 의미한다.
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "알킬기"란 C1 내지 C30 알킬기를 의 미하고, 구체적으로는 C1 내지 C20 알킬기를 의미하며, "사이클로알킬기"란 C3 내지 C30 사이클로알킬기를 의미하고, 구체적으로는 C3 내지 C20 사이클로알킬기를 의미하며, "헤테로사이클로알킬기"란 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기를 의미하고, 구체적으로는 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기를 의미하며, "알킬렌기"란 C1 내지 C30 알킬렌기를 의미하고, 구체적으로는 C1 내지 C20 알킬렌기를 의미하며, "알콕시기"란 C1 내지 C30 알콕시기를 의미하고, 구체적으로는 C1 내지 C20 알콕시기를 의미하며, "사이클로알킬렌기"란 C3 내지 C30 사이클로알킬렌기를 의미하고, 구체적으로는 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기를 의미하며, "헤테로사이클로알킬렌기"란 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬렌기를 의미하고, 구체적으로는 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬렌기를 의미하며, "아릴기"란 C6 내지 C30 아릴기를 의미하고, 구체적으로는 C6 내지 C20 아릴기를 의미하며, "헤테로아릴기"란 C2 내지 C30 헤테로아릴기를 의미하고, 구체적으로는 C2 내지 C18 헤테로아릴기를 의미하며, "아릴렌"기란 C6 내지 C30 아릴렌기를 의미하고, 구체적으로는 C6 내지 C20 아릴렌기를 의미하며, "헤테로아릴렌기"란 C2 내지 C30 헤테로아릴렌기를 의미하고, 구체적으로는 C2 내지 C20 헤테로아릴렌기를 의미하며, "알킬아릴기"란 C7 내지 C30 알킬아릴기를 의미하고, 구체적으로는 C7 내지 C20 알킬아릴기를 의미하며, "할로겐"이란 F, Cl, Br 또는 I를 의미한다.
또한 본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, 헤테로사이클로알킬기, 헤테로사이클로알킬렌기, 헤테로아릴기 및 헤테로아릴렌기는 각각 독립적으로 N, O, S, Si 또는 P의 헤테로 원자를 하나의 고리 내에 1개 내지 3개 함유하고, 나머지는 탄 소인 사이클로알킬기, 사이클로알킬렌기, 아릴기 및 아릴렌기를 의미한다.
또한 본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "지방족"이란 C1 내지 C30 알킬, C2 내지 C30 알케닐, C2 내지 C30 알키닐, C1 내지 C30 알킬렌, C2 내지 C30 알케닐렌, 또는 C2 내지 C30 알키닐렌을 의미하고, 구체적으로는 C1 내지 C20 알킬, C2 내지 C20 알케닐, C2 내지 C20 알키닐, C1 내지 C20 알킬렌, C2 내지 C20 알케닐렌, 또는 C2 내지 C20 알키닐렌을 의미하고, "지환족"이란 C3 내지 C30 사이클로알킬, C3 내지 C30 사이클로알케닐, C3 내지 C30 사이클로알키닐, C3 내지 C30 사이클로알킬렌, C3 내지 C30 사이클로알케닐렌, 또는 C3 내지 C30 사이클로알키닐렌을 의미하고, 구체적으로는 C3 내지 C20 사이클로알킬, C3 내지 C20 사이클로알케닐, C3 내지 C20 사이클로알키닐, C3 내지 C20 사이클로알킬렌, C3 내지 C20 사이클로알케닐렌, 또는 C3 내지 C20 사이클로알키닐렌을 의미하고, "방향족"이란 C6 내지 C30 아릴, C2 내지 C30 헤테로아릴, C6 내지 C30 아릴렌 또는 C2 내지 C30 헤테로아릴렌을 의미하고, 구체적으로는 C6 내지 C16 아릴, C2 내지 C16 헤테로아릴, C6 내지 C16 아릴렌 또는 C2 내지 C16 헤테로아릴렌을 의미한다.
본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, "조합"이란 일반적으로는 혼합 또는 공중합을 의미하며, 지환족 유기기 및 방향족 유기기에서는 2개 이상의 고리가 융합고리를 형성하거나, 2개 이상의 고리가 단일결합, O, S, C(=O), CH(OH), S(=O), S(=O)2, Si(CH3)2, (CH2)p(여기서, 1≤p≤2), (CF2)q(여기서, 1≤q≤2), C(CH3)2, C(CF3)2, C(CH3)(CF3) 또는 C(=O)NH의 작용기에 의해 서로 연결되어 있는 것을 의미 한다. 여기서, "공중합"이란 블록 공중합 내지 랜덤 공중합을 의미하고, "공중합체"란 블록 공중합체 내지 랜덤 공중합체를 의미한다.
본 명세서에서 "＊"는 동일하거나 상이한 원자 또는 화학식과 연결되는 부분을 의미한다.
또한 본 명세서에서 상기 폴리아믹산 및 상기 폴리이미드의 표면에너지는 이성(異性)용액의 접촉각을 이용하여, 지오메트릭 방법(geometric method)으로 구한 것이다. 상기 이성용액은 물과 디아이오도메탄을 사용한다.
예를 들면, 액정 배향제의 표면에너지는 액정 배향제를 기판에 800 Å 내지 1,000 Å의 두께로 인쇄한 후, 200℃ 이상의 온도에서 10분 내지 15분 동안 열경화하여 형성된 액정 배향막을 시료로 이용하여 측정한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 액정 배향제는 55 dyn/cm 내지 65 dyn/cm의 표면에너지를 가지는 폴리아믹산 및 45 dyn/cm 내지 60 dyn/cm의 표면에너지를 가지는 폴리이미드를 포함하는 액정 배향제를 제공한다.
상기 액정 배향제가 상기 범위 내의 표면에너지를 가지는 폴리아믹산을 포함하는 경우 인쇄성을 효과적으로 개선할 수 있다. 특히, 기판과의 밀착성을 높일 수 있어 핀홀(pin hole) 발생을 억제할 수 있는 장점을 가질 수 있다.
상기 액정 배향제가 상기 범위 내의 표면에너지를 가지는 폴리이미드를 포함하는 경우 신뢰성을 효과적으로 개선할 수 있고, 면잔상의 발생을 방지 내지 억제할 수 있다. 또한, 세정공정 등에 견딜 수 있는 우수한 내화학성을 가질 수 있고, 러빙 공정에서도 안정한 선경사각을 유지할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 액정 배향제는 표면에너지가 서로 다른 상기 폴리아믹산 및 상기 폴리이미드를 포함함으로써, 액정 배향막 형성을 위한 열경화 공정을 거치면 이중층, 또는 상기 폴리아믹산과 상기 폴리이미드가 복잡하게 엉켜 있는 단일층, 예컨대 상기 폴리아믹산과 상기 폴리이미드가 표면에 블럭 타입의 고분자와 같은 형상을 가지는 단일층의 액정 배향막이 형성될 수 있다.
상기 표면에너지가 작은 폴리이미드는 상대적으로 기능성 디아민으로부터 유도된 작용기를 많이 포함하여 액정 배향막 표면 근처에 형성되며, 표면에너지가 큰 폴리아믹산은 상대적으로 기능성 디아민으로부터 유도된 작용기를 적게 포함하거나 포함하지 않음으로써 액정 배향막의 중/하단에 형성된다.
상대적으로 액정 배향막 표면 근처에 많이 위치하고, 상대적으로 소수성인 상기 폴리이미드는 액정층의 이온 불순물과 전하들이 액정 배향막에 흡착하는 것을 방지한다. 또한 상대적으로 액정 배향막의 중간 내지 하단에 많이 위치하고, 상대적으로 친수성인 상기 폴리아믹산은 인듐-틴 옥사이드(ITO) 기판 하단층으로부터 올라오는 불순물들을 막아주며, 액정 배향막에 흡착된 전하를 빠르게 이동 및 소멸시키는 역할을 한다.
이로써 상기 폴리아믹산 및 상기 폴리이미드를 포함하는 액정 배향제는 전기광학적 특성 및 잔상에 대한 신뢰성이 우수하고, 인쇄성, 기판과의 점착성, 내화학성 및 액정 배향성을 개선할 수 있다.
상기 폴리아믹산 및 상기 폴리이미드를 포함하는 액정 배향제는 45 dyn/cm 내지 65 dyn/cm의 표면에너지를 가질 수 있다. 액정 배향제가 상기 범위 내의 표 면에너지를 가지는 경우, 우수한 인쇄성 및 공정성을 가지면서도, 우수한 내화학성 및 러빙 공정에서 스크레치가 생기지 않는 우수한 내러빙성을 가질 수 있다. 또한 원하는 각도의 선경사각을 발현할 수 있고, 선경사각을 용이하게 조절할 수 있으며, 면잔상의 발생을 방지 내지 억제할 수 있는 우수한 신뢰성을 가질 수 있다.
상기 폴리아믹산과 상기 폴리이미드는 단순 혼합되어 존재할 수도 있고, 공중합하여 존재할 수도 있다.
이하 각 구성 성분에 대하여 자세하게 설명하도록 한다.
폴리아믹산
상기 55 dyn/cm 내지 65 dyn/cm의 표면에너지를 가지는 폴리아믹산은 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함한다.
[화학식 1]
Figure 112009079875841-PAT00003
상기 화학식 1에서,
X1은 각각의 반복단위에서 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 지환족 산이무수물 또는 방향족 산이무수물로부터 유도된 4가의 유기기이고,
Y1은 각각의 반복단위에서 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 디아민으로부터 유도된 2가의 유기기이다.
상기 폴리아믹산은 산이무수물과 디아민으로부터 합성할 수 있다. 상기 산이무수물과 상기 디아민을 공중합하여 폴리아믹산을 제조하는 방법은 폴리아믹산의 합성에 사용 가능한 것으로 알려진 방법은 제한되지 않고 적용될 수 있다.
상기 산이무수물로는 지환족 산이무수물, 방향족 산이무수물 또는 이들을 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 디아민으로는 방향족 디아민, 기능성 디아민 또는 이들을 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 지환족 산이무수물로는 1,2,3,4-사이클로부탄테트라카르복실산이무수물(CBDA), 5-(2,5-디옥소테트라하이드로퓨릴)-3-메틸사이클로헥센-1,2-디카르복실산무수물(DOCDA), 바이사이클로옥텐-2,3,5,6-테트라카르복실산이무수물(BODA), 1,2,3,4-사이클로펜탄테트라카르복실산이무수물(CPDA), 1,2,4,5-사이클로헥산테트라카르복실산이무수물(CHDA), 1,2,4-트리카르복시-3-메틸카르복시 사이클로펜탄이무수물, 1,2,3,4-테트라카르복시 사이클로펜탄이무수물, 또는 이들을 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 지환족 산이무수물로부터 유도되는 4가의 유기기는 하기 화학식 3 내지 7로 표시되는 작용기 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이 경우, 상기 폴리아믹산 중 일부는 상기 지환족 산이무수물로부터 유도되는 4가의 유기기를 포함할 수 있다. 상기 지환족 산이무수물로부터 유도되는 4가의 유기기를 포함함으로써, 상기 폴리아믹산은 유기 용매에 용이하게 용해될 수 있고, 상기 폴리아믹산을 포함하는 액정 배향제를 사용하여 제조한 액정 배향막의 전 기광학적 특성을 개선할 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112009079875841-PAT00004
[화학식 4]
Figure 112009079875841-PAT00005
[화학식 5]
Figure 112009079875841-PAT00006
[화학식 6]
Figure 112009079875841-PAT00007
[화학식 7]
Figure 112009079875841-PAT00008
상기 화학식 3 내지 7에서,
R1은 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기이고,
n1은 0 내지 3의 정수이고,
R2 내지 R8은 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기이다.
상기 n1이 2 이상의 정수인 경우, 상기 R1의 각각은 동일하거나 서로 상이할 수 있다.
상기 방향족 산이무수물로는 피로멜리트산이무수물(PMDA), 비프탈산이무수물(BPDA), 옥시디프탈산이무수물(ODPA), 벤조페논테트라카르복시산이무수물(BTDA), 헥사플루오로이소프로필리덴디프탈산이무수물(6-FDA), 5-(2,5-디옥소테트라하이드로퓨란-3-일)-1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-1,2-디카르복실산무수물(DOTDA) 또는 이들을 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 방향족 산이무수물로부터 유도되는 4가의 유기기는 하기 화학식 8로 표시되는 작용기 및 하기 화학식 9로 표시되는 작용기 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이 경우, 상기 폴리아믹산 중 일부는 상기 방향족 산이무수물로부터 유도되는 4가의 유기기를 포함할 수 있다. 상기 방향족 산이무수물로부터 유도되는 4가의 유기기를 포함함으로써, 상기 폴리아믹산을 포함하는 액정 배향제를 사용하여 제조한 액정 배향막은 러빙 공정에 잘 견딜 수 있으며, 고온 가공 공정에서 내열성을 유지할 수 있고, 우수한 내화학성을 가질 수 있다.
[화학식 8]
Figure 112009079875841-PAT00009
[화학식 9]
Figure 112009079875841-PAT00010
상기 화학식 8 및 9에서,
R9 및 R10은 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기이고,
R11 및 R12는 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기이고,
n2 및 n3은 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이고,
A1은 단일결합, O, CO, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬렌기(예를 들어 C(CF3)2), 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬렌기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬렌기이다.
상기 n2가 2 이상의 정수인 경우, 상기 R11의 각각은 동일하거나 서로 상이할 수 있다. 또한 상기 n3이 2 이상의 정수인 경우, 상기 R12의 각각은 동일하거나 서로 상이할 수 있다.
상기 방향족 디아민으로는 파라페닐렌디아민(p-PDA), 4,4-메틸렌디아닐린(MDA), 4,4-옥시디아닐린(ODA), 메타비스아미노페녹시디페닐설폰(m-BAPS), 파라비스아미노페녹시디페닐설폰(p-BAPS), 2,2-비스아미노페녹시페닐프로판(BAPP), 2,2-비스아미노페녹시페닐헥사플루오로프로판(HF-BAPP), 1,4-디아미노-2-메톡시벤젠, 또는 이들을 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 방향족 디아민으로부터 유도되는 2가의 유기기는 하기 화학식 10 내지 13으로 표시되는 작용기 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이 경우, 상기 폴리아믹산 중 일부는 상기 방향족 디아민으로부터 유도되는 2가의 유기기를 포함할 수 있다. 상기 방향족 디아민으로부터 유도되는 2가의 유기기를 포함함으로써, 상기 폴리아믹산을 포함하는 액정 배향제 및 이를 사용하여 제조되는 액정 배향막은 우수한 내화학성, 열적 안정성 및 기계적 특성을 가질 수 있다.
[화학식 10]
Figure 112009079875841-PAT00011
[화학식 11]
Figure 112009079875841-PAT00012
[화학식 12]
Figure 112009079875841-PAT00013
[화학식 13]
Figure 112009079875841-PAT00014
상기 화학식 10 내지 13에서,
R13 내지 R22는 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기이고, 상기 알킬기, 상기 아릴기 및 상기 헤테로아릴기는 -O-, -COO-, -CONH-, -OCO- 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 더 포함할 수 있으며,
A2 내지 A7은 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 단일결합, O, SO2 또는 C(R103)(R104), 예컨대 C(CF3)2이고, 여기서, R103 및 R104은 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬기이며,
n4 내지 n13은 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이다.
상기 n4가 2 이상의 정수인 경우, 상기 R13의 각각은 동일하거나 서로 상이할 수 있다. 마찬가지로, 상기 n5 내지 n13이 2 이상의 정수인 경우, 각각 상기 R14 내지 R22의 각각은 동일하거나 서로 상이할 수 있다.
상기 기능성 디아민으로는 하기 화학식 14 내지 16으로 표시되는 화합물, 또는 이들을 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
이 경우, 상기 폴리아믹산 중 일부는 상기 기능성 디아민으로부터 유도되는 2가의 유기기를 포함할 수 있다. 상기 기능성 디아민으로부터 유도되는 2가의 유기기를 포함함으로써, 상기 폴리아믹산을 포함하는 액정 배향제의 액정 배향성을 개선할 수 있고, 상기 액정 배향제 및 상기 액정 배향제를 사용하여 제조한 액정 배향막의 내화학성 및 전기광학적 특성을 개선할 수 있다. 또한 상기 액정 배향막에서 액정 분자의 선경사각을 용이하게 조절할 수 있고, 높은 선경사각을 발현할 수 있어, 상기 액정 배향제를 수직 배향형 액정 배향막 및 꼬인 네마틱형 액정 배향막을 제조하기 위해 사용할 수 있게 한다.
[화학식 14]
Figure 112009079875841-PAT00015
상기 화학식 14에서,
R23은 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기이고,
R24는 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기이고,
n14는 0 내지 3의 정수이다.
상기 n14가 2 이상의 정수인 경우, 상기 R24의 각각은 동일하거나 서로 상이할 수 있다.
[화학식 15]
Figure 112009079875841-PAT00016
상기 화학식 15에서,
R25 내지 R27은 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기이고,
A8은 단일결합, O, COO, CONH, OCO, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기이고,
R28은 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기이고, 상기 알킬기, 상기 아릴기 및 상기 헤테로아릴기는 -O-, -COO-, -CONH-, -OCO- 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 더 포함할 수 있으며,
n15는 0 또는 3의 정수이고,
n16 및 n17은 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이다.
상기 n15가 2 이상의 정수인 경우, 상기 R25의 각각은 동일하거나 서로 상이 할 수 있다. 마찬가지로, 상기 n16 및 n17이 2 이상의 정수인 경우, 각각 상기 R26 및 R27의 각각은 동일하거나 서로 상이할 수 있다.
[화학식 16]
Figure 112009079875841-PAT00017
상기 화학식 16에서,
R29 및 R30은 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기이고,
n18 및 n19는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고,
R31은 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기이고,
A9 및 A10은 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 단일결합, O 또는 COO이고,
A11은 단일결합, O, COO, CONH 또는 OCO이다.
상기 n18이 2 이상의 정수인 경우, 상기 R29의 각각은 동일하거나 서로 상이할 수 있다. 마찬가지로, 상기 n19가 2 이상의 정수인 경우, 상기 R30의 각각은 동일하거나 서로 상이할 수 있다.
상기 폴리아믹산의 제조시에 상기 기능성 디아민을 사용하는 경우에는 상기 기능성 디아민은 상기 디아민 전체에 대하여 0.1 내지 5 몰%로 사용할 수 있다. 기능성 디아민을 상기 범위 내로 사용하는 경우, 제조되는 폴리아믹산의 표면에너지를 55 dyn/cm 내지 65 dyn/cm가 되도록 할 수 있다. 또한 액정 배향제 및 이로부터 형성되는 액정 배향막의 내화학성, 열적 안정성 및 기계적 특성을 개선하면서도, 상기 액정 배향막의 전기광학적 특성도 효과적으로 개선할 수 있으며, 액정 배향막에서 액정 분자의 선경사각을 용이하게 조절할 수 있다.
상기 폴리아믹산은 10,000 내지 300,000의 중량평균 분자량을 가질 수 있다. 폴리아믹산의 중량평균 분자량이 상기 범위 내인 경우, 신뢰성과 전기광학적 특성을 효과적으로 개선할 수 있다.
폴리이미드
상기 45 dyn/cm 내지 60 dyn/cm의 표면에너지를 가지는 폴리이미드는 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함한다.
[화학식 2]
Figure 112009079875841-PAT00018
상기 화학식 2에서,
X2는 각각의 반복단위에서 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 지환족 산이무수물 또는 방향족 산이무수물로부터 유도된 4가의 유기기이고,
Y2는 각각의 반복단위에서 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 디아민으로부터 유도된 2가의 유기기이다.
상기 폴리이미드는 산이무수물과 디아민으로부터 폴리아믹산을 합성한 후, 이미드화하여 제조할 수 있다. 폴리아믹산을 이미드화하여 폴리이미드를 제조하는 방법은 당업계에서 잘 알려진 내용이므로 자세한 설명은 생략한다.
상기 산이무수물로는 지환족 산이무수물, 방향족 산이무수물 또는 이들을 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 디아민으로는 방향족 디아민, 기능성 디아민 또는 이들을 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
이하에서 달리 설명되지 않는 한, 상기 산이무수물, 상기 지환족 산이무수물, 상기 방향족 산이무수물, 상기 디아민, 상기 방향족 디아민, 상기 기능성 디아민에 대한 내용은 상기 폴리아믹산에서 설명한 바와 같다.
상기 폴리이미드의 제조시에 상기 기능성 디아민을 상기 디아민 전체에 대하 여 0.5 내지 20 몰%로 사용할 수 있다. 기능성 디아민을 상기 범위 내로 사용하는 경우, 제조되는 폴리이미드의 표면에너지를 45 dyn/cm 내지 60 dyn/cm가 되도록 할 수 있다. 또한 액정 배향제 및 이로부터 형성되는 액정 배향막의 내화학성, 열적 안정성 및 기계적 특성을 개선하면서도, 상기 액정 배향막의 전기광학적 특성도 효과적으로 개선할 수 있으며, 액정 배향막에서 액정 분자의 선경사각을 용이하게 조절할 수 있다. 구체적으로는 상기 폴리이미드의 제조시에 상기 기능성 디아민을 상기 디아민 전체에 대하여 1 내지 15 몰%로 사용할 수 있다.
상기 폴리이미드는 10,000 내지 300,000의 중량평균 분자량을 가질 수 있다. 폴리이미드의 중량 평균 분자량이 상기 범위 내인 경우 신뢰성을 개선할 수 있고,우수한 내화학성을 가질 수 있으며, 액정표시소자의 구동 후에도 선경사각을 안정적으로 유지할 수 있다.
상기 액정 배향제는 상기 폴리아믹산 및 상기 폴리이미드를 그 합이 0.01 내지 15 중량%가 되도록 포함할 수 있다. 상기 폴리아믹산 및 상기 폴리이미드의 합이 상기 범위 내로 포함되는 경우 인쇄성 및 액정 배향성을 개선할 수 있다. 구체적으로는 상기 폴리아믹산 및 상기 폴리이미드는 그 합이 0.01 내지 10 중량%가 되도록 포함될 수 있다.
상기 액정 배향제는 상기 폴리아믹산과 상기 폴리이미드를 9:1 내지 5:5의 중량비로 포함할 수 있다. 폴리아믹산과 폴리이미드가 상기 범위 내로 포함되는 경우, 상기 폴리아믹산 및 상기 폴리이미드를 포함하는 액정 배향제의 표면에너지를 45 dyn/cm 내지 65 dyn/cm가 되도록 할 수 있다. 또한 액정 배향막과 기판과의 점착성을 향상시켜 액정 배향제의 인쇄성을 개선할 수 있고, 면잔상을 감소시킬 수 있다. 구체적으로는 상기 폴리아믹산과 상기 폴리이미드는 9:1 내지 6:4의 중량비로 포함될 수 있다.
용매
상기 액정 배향제는 상기 폴리아믹산 및 상기 폴리이미드를 용해시키기에 적절한 용매를 포함한다.
상기 폴리아믹산 및 상기 폴리이미드를 용해시키기에 적절한 용매의 예로는 N-메틸-2-피롤리돈; N,N-디메틸 아세트아미드; N,N-디메틸 포름아미드; 디메틸 설폭사이드; γ-부티로락톤; 테트라하이드로퓨란(THF); 및 메타 크레졸, 페놀, 할로겐화 페놀 등의 페놀계 용매를 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 용매는 2-부틸 셀로솔브(2-BC)를 더 포함할 수 있고, 이로써 인쇄성을 향상시킬 수 있다. 이때 상기 2-부틸 셀로솔브는, 2-부틸 셀로솔브를 포함하는 용매 총량에 대하여, 1 내지 50 중량%로 포함될 수 있고, 구체적으로는 10 내지 40 중량%로 포함될 수 있다. 2-부틸 셀로솔브가 상기 범위 내로 포함되는 경우 인쇄성을 용이하게 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 용매는 빈용매인 알콜류, 케톤류, 에스테르류, 에테르류, 탄화수소류,　또는 할로겐화 탄화수소류를 상기 가용성 폴리이미드 중합체가 석출되지 않는 한도 내에서 적정 비율로 더 포함할 수 있다. 　상기 빈용매들은 액정배향제의 표면에너지를 낮추어 도포시 퍼짐성과 평탄성을 향상시킬 수 있다.
상기 빈용매는, 빈용매를 포함하는 용매 총량에 대하여, 1　내지 90 중량%, 구체적으로는 1 내지 70 중량%로 포함될 수 있다.
상기 빈용매의 구체적인 예로는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 사이클로헥산올, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 트리에틸렌글리콜, 아세톤, 메틸에틸케톤, 사이클로헥사논, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 디에틸옥살레이트, 말론산 에스테르, 디에틸에테르, 에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 에틸렌글리콜 디메틸에테르, 에틸렌글리콜 페닐에테르, 에틸렌글리콜 페닐메틸에테르, 에틸렌글리콜 페닐에틸에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌클리콜 에테르, 디에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 디에틸렌글리콜 모노에틸에테르 아세테이트, 에틸렌글리콜 메틸에테르 아세테이트, 에틸렌글리콜 에틸에테르 아세테이트, 4-하이드록시-4-메틸-2-펜타논, 2-하이드록시 프로피온산 에틸, 2-하이드록시-2-메틸 프로피온산 에틸, 에톡시 초산 에틸, 하이드록시 초산 에틸, 2-하이드록시-3-메틸 부탄산 메틸, 3-메톡시 프로피온산 메틸, 3-메톡시 프로피온산 에틸, 3-에톡시 프로피온산 에틸, 3-에톡시 프로피온산 메틸, 메틸 메톡시 부탄올, 에틸 메톡시 부탄올, 메틸 에톡시 부탄올, 에틸 에톡시 부탄올, 테트라하이드로퓨란, 디클로로메탄, 1,2-디클로로에탄, 1,4-디클로로 부탄, 트리 클로로 에탄, 클로로벤젠, o-디클로로벤젠, 헥산, 헵탄, 옥탄, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 또는 이들을 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 액정 배향제에서 상기 용매의 함량은 특별히 제한되지는 않으나, 상기 액정 배향제에서 고형분의 함량이　0.01　내지 15 중량%가 되도록 사용할 수 있고, 구체적으로는 고형분의 함량이 0.01 내지 10 중량%가 되도록 사용할 수 있으며, 더욱 구체적으로는 고형분의 함량이 3 내지 10 중량%가 되도록 사용할 수 있다. 고형분의 함량이 상기 범위 내인 경우, 인쇄시에 기판 표면의 오염성에 영향을 덜 받음으로써 막의 균일도를 적절하게 유지할 수 있고, 적절한 점도를 유지할 수 있어, 인쇄시 높은 점도로 인한 막의 균일도 저하를 방지할 수 있고, 적절한 투과율을 나타낼 수 있다.
상기 액정 배향제는 3 내지 30 cps의 점도를 가질 수 있고, 구체적으로는 5 내지 25 cps의 점도를 가질 수 있다. 액정 배향제의 점도가 상기 범위 내인 경우, 도막 균일성 및 도포성을 향상시킬 수 있다.
기타 첨가제
본 발명의 일 구현예에 따른 액정 배향제는 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 기타 첨가제로는 에폭시 화합물을 들 수 있다. 에폭시 화합물은 신뢰성 및 전기광학특성 향상을 위하여 사용하는 것으로서, 상기 에폭시 화합물은 2개 내지 8개의 에폭시기, 구체적으로는 2개 내지 4개의 에폭시기를 포함하는 에폭시 화합물을 1종 이상 사용할 수 있다.
상기 에폭시 화합물은 상기 폴리아믹산 및 상기 폴리이미드의 합 100 중량부에 대하여 0.1 내지 50 중량부로 포함될 수 있고, 구체적으로는 1 내지 30 중량부 로 포함될 수 있다. 에폭시 화합물이 상기 범위 내로 포함되는 경우, 기판에 도포시 적절한 인쇄성 및 평탄성을 나타내면서, 신뢰성 및 전기광학적 특성을 용이하게 향상시킬 수 있다.
상기 에폭시 화합물의 예로는 하기 화학식 17로 표시되는 화합물을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 17]
Figure 112009079875841-PAT00019
상기 화학식 17에서,
A12는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C12 방향족 유기기, 또는 치환 또는 비치환된 2가의 C6 내지 C12 지환족 유기기, 또는 치환 또는 비치환된 2가의 C6 내지 C12 지방족 유기기, 예컨대 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬렌기이다.
상기 에폭시 화합물의 구체적인 예로는 N,N,N',N'-테트라글리시딜-4,4'-디아미노페닐메탄(TGDDM), N,N,N',N'-테트라글리시딜-4,4'-디아미노페닐에탄, N,N,N',N'-테트라글리시딜-4,4'-디아미노페닐프로판, N,N,N',N'-테트라글리시딜-4,4'-디아미노페닐부탄, N,N,N',N'-테트라글리시딜-4,4'-디아미노벤젠, 에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 트리프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 네오펜틸글리콜디글리시딜에테르, 1,6-헥산디올디글리시딜에테르, 글리세린 디글리시딜에테르, 2,2-디브로모네오펜틸글리콜디글리시딜에테르, 1,3,5,6-테트라글리시딜-2,4-헥산디올, N,N,N',N'-테트라글리시딜-1,4-페닐렌디아민, N,N,N',N'-테트라글리시딜-m-크실렌디아민, N,N,N',N'-테트라글리시딜-2,2'-디메틸-4,4'-디아미노비페닐, 2,2-비스[4-(N,N-디글리시딜-4-아미노페녹시)페닐]프로판, N,N,N',N'-테트라글리시딜-4,4'-디아미노디페닐메탄, 1,3-비스(N,N-디글리시딜아미노메틸)사이클로헥산, 1,3-비스(N,N-디글리시딜아미노메틸)벤젠 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 인쇄성을 향상시키기 위하여 적당한 계면활성제 또는 커플링제를 첨가제로 더욱 사용할 수도 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에 따른 액정 배향막은 상기 액정 배향제를 이용하여 제조된다.
액정 배향막은 액정 배향제를 기판에 도포하여 형성시킬 수 있는데, 상기 액정 배향제를 상기 기판에 도포하는 방법으로는, 스핀 코트법, 플렉소 인쇄법, 잉크젯법 등을 들 수 있다. 그 중에서도 플렉소 인쇄법은 형성한 도막의 균일성이 우수하고, 대형화가 용이하므로, 일반적으로 사용될 수 있다.
상기 기판으로는 투명성이 높은 기판이라면 특별히 한정되지 않고 사용할 수 있으며, 유리 기판, 또는 아크릴 기판이나 폴리카보네이트 기판 등의 플라스틱 기판을 사용할 수 있다. 또한, 액정 구동을 위한 인듐-틴 옥사이드(indium-tin oxide, ITO) 전극 등이 형성된 기판을 사용하면, 제조 공정을 간소화할 수 있다.
상기 액정 배향제는 도막의 균일성을 높이기 위해 기판에 균일하게 도포한 후, 실온 내지 200℃의 온도로, 구체적으로는 30℃ 내지 150℃의 온도로, 더욱 구체적으로는 40℃ 내지 120℃의 온도로 1분 내지 100분 동안 가건조를 실시할 수 있다. 상기 가건조를 통하여, 액정배향제의 각 성분의 휘발도를 조정함으로써, 균일하고 편차가 없는 도막을 얻을 수 있다.
그 후, 다시 80℃ 내지 300℃, 구체적으로는 120℃ 내지 280℃의 온도에서 5분 내지 300분 동안 소성을 실시하여 용매를 증발시킴으로써, 액정 배향막을 형성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면 상기 액정 배향막을 포함하는 액정표시소자를 제공한다.
이하에서 본 발명을 실시예　및 비교예를 통하여 보다 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예　및 비교예는 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예
(제조예 1: 폴리아믹산(PAA-1) 용액의 제조)
교반기, 온도조절장치, 질소가스주입 장치 및 냉각기가 장착된 4구 플라스크에 질소를 통과시키면서 4,4-메틸렌디아닐린 1 mol을 넣고, N-메틸-2-피롤리돈(NMP)을 넣어 혼합 용액을 제조하였다.
상기 혼합 용액에 고체 상태의 5-(2,5-디옥소테트라하이드로퓨릴)-3-메틸사이클로헥센-1,2-디카르복실산무수물(DOCDA) 0.2 mol과 피로멜리트산이무수물(PMDA) 0.8 mol을 넣고 격렬하게 교반하였다. 온도를 60℃ 미만으로 유지하면서 24시간 동안 반응을 수행하여 폴리아믹산(PAA-1) 용액을 제조하였다. 상기 폴리아믹산(PAA-1) 용액의 고형분 함량은 6 중량%이었고, 표면에너지는 57.5±0.5 dyn/cm였다. 또한 상기 폴리아믹산(PAA-1)의 중량평균 분자량은 160,000이었다.
(제조예 2: 폴리아믹산(PAA-2) 용액의 제조)
파라페닐렌디아민(p-phenylenediamine) 1 mol을 사용하고, 5-(2,5-디옥소테트라하이드로퓨릴)-3-메틸사이클로헥산-1,2-디카르복실산무수물(DOCDA) 0.8 mol과 피로멜리트산이무수물(PMDA) 0.2 mol을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일하게 수행하여 폴리아믹산(PAA-2) 용액을 제조하였다. 상기 폴리아믹산(PAA-2) 용액의 고형분 함량은 6 중량%이었고, 표면에너지는 62.5±0.5 dyn/cm였다. 또한 상기 폴리아믹산(PAA-2)의 중량평균 분자량은 160,000이었다.
(제조예 3: 폴리아믹산(PAA-3) 용액의 제조)
4,4-옥시디아닐린 1 mol을 사용하고, 5-(2,5-디옥소테트라하이드로퓨릴)-3-메틸사이클로헥산-1,2-디카르복실산무수물(DOCDA) 1 mol을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일하게 수행하여 폴리아믹산(PAA-3) 용액을 제조하였다. 상기 폴리아믹산(PAA-3) 용액의 고형분 함량은 6 중량%이었고, 표면에너지는 67.5±0.5 dyn/cm였다. 또한 상기 폴리아믹산(PAA-3)의 중량평균 분자량은 160,000이었다.
(제조예 4: 폴리이미드(PI-4) 용액의 제조)
교반기, 온도조절장치, 질소가스주입 장치 및 냉각기가 장착된 4구 플라스크에 질소를 통과시키면서 4,4-메틸렌디아닐린 0.85 mol과 1-(3,5-디아미노페닐)-3-옥타데실숙신이미드 0.15 mol을 넣고, N-메틸-2-피롤리돈(NMP)을 넣어 혼합 용액을 제조하였다.
상기 혼합 용액에 고체 상태의 5-(2,5-디옥소테트라하이드로퓨란-3-일)-1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-1,2-디카르복실산무수물(DOTDA) 1 mol을 넣고 격렬하게 교반하였다. 온도를 60℃ 미만으로 유지하면서 24시간 동안 반응을 수행하여 폴리아믹산 용액을 제조하였다. 상기 폴리아믹산 용액에서 고형분의 함량은 10 중량%였다.
상기 수득한 폴리아믹산 용액 53.3 g을 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)에 10 중량%가 되도록 녹인 후, 피리딘 0.30 mol과 아세틱안하이드라이드 0.25 mol을 투입하고 80℃에서 4시간 고리화반응을 진행한 후, 메탄올에 침전하여 이미드화가 75±5%인 49 g의 고분자 파우더를 얻었다. 상기 고분자 파우더를 충분히 진공 건조한 후, N-메틸-2-피롤리돈(NMP)에 녹이고, 2-부틸셀로솔브와 혼합하여 폴리이미드(PI-4) 용액을 제조하였다. 상기 폴리이미드(PI-4) 용액의 고형분 함량은 6 중량%이었고, 표면에너지는 47.5±0.5 dyn/cm였다. 또한 상기 폴리이미드(PI-4)의 중량평균 분자량은 230,000이었다.
(제조예 5: 폴리이미드(PI-5) 용액의 제조)
4,4-메틸렌디아닐린 0.95 mol, 1-(3,5-디아미노페닐)-3-옥타데실-숙신이미드 0.05 mol을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예 4과 동일하게 수행하여 폴리이미드(PI-5) 용액을 제조하였다. 상기 폴리이미드(PI-5) 용액의 고형분 함량은 6 중량%이었고, 표면에너지는 57.5±0.5 dyn/cm였다. 또한 상기 폴리이미드(PI-5)의 중량평균 분자량은 230,000이었다.
(제조예 6: 폴리이미드(PI-6) 용액의 제조)
4,4-메틸렌디아닐린 0.80 mol, 1-(3,5-디아미노페닐)-3-옥타데실-숙신이미드 0.20 mol을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예 4과 동일하게 수행하여 폴리이미드(PI-6) 용액을 제조하였다. 상기 폴리이미드(PI-6) 용액의 고형분 함량은 6 중량%이었고, 표면에너지는 41.5±0.5 dyn/cm였다. 또한 상기 폴리이미드(PI-6)의 중량평균 분자량은 230,000이었다.
(실시예 1 내지 12, 및 비교예 1 내지 6: 액정 배향제의 제조)
하기 표 1과 같이 폴리아믹산 용액과 폴리이미드 용액을 혼합하여, 액정 배향제를 제조하였다.
[표 1]
액정 배향제 폴리아믹산 종류 폴리이미드 종류 폴리아믹산 :
폴리이미드
(중량비)		 액정
배향제의
표면에너지
(dyn/cm)		 액정 배향제 내의 고형분 함량
(중량%)		 액정
배향제의 점도
(cps)
실시예 1 PAA-1 PI-4 90:10 51.5±0.5 6 25
실시예 2 75:25 50.0±0.5 6 24
실시예 3 60:40 49.5±0.5 6 23
실시예 4 PI-5 90:10 56.0±0.5 6 24
실시예 5 75:25 55.5±0.5 6 23
실시예 6 60:40 55.0±0.5 6 22
실시예 7 PAA-2 PI-4 90:10 53.5±0.5 6 26
실시예 8 75:25 52.5±0.5 6 25
실시예 9 60:40 51.5±0.5 6 24
실시예 10 PI-5 90:10 57.0±0.5 6 25
실시예 11 75:25 56.5±0.5 6 24
실시예 12 60:40 56.0±0.5 6 23
비교예 1 PAA-3 PI-5 90:10 59.5±0.5 6 22
비교예 2 75:25 58.5±0.5 6 21
비교예 3 60:40 57.5±0.5 6 20
비교예 4 PAA-1 PI-6 90:10 48.0±0.5 6 24
비교예 5 75:25 47.5±0.5 6 23
비교예 6 60:40 47.0±0.5 6 22
인쇄성 평가
인듐-틴 옥사이드(indium-tin oxide, ITO)가 부착된 10 cm × 10 cm 크기의 유리 기판 상에, 상기 실시예 1 내지 12, 및 비교예 1 내지 6에서 제조한 액정 배향제를 0.1 ㎛ 두께로 스핀 코팅하였다. 이어서, 이를 핫 플레이트(hot plate) 위에 배치하고, 70℃에서 탈용매 과정을 수행하고, 210℃에서 10분 내지 15분 동안 열경화 과정을 수행하여 시료를 제조하였다. 육안과 광학 현미경을 이용하여, 상기 시료의 10 cm × 10 cm 면적당 핀홀(pin hole) 개수를 계산하여 상기 액정 배향제의 인쇄성을 평가하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 이때 인쇄성의 평가기준은 다음과 같다.
<인쇄성 평가기준>
양호: 핀홀 개수 15개 미만
보통: 핀홀 개수 15개 이상 40개 미만
불량: 핀홀 개수 40개 이상
면잔상 평가
면잔상을 평가하기 위하여 액정 셀을 제작하여 이용하였다. 상기 액정 셀의 제조는 다음과 같다.
인듐-틴 옥사이드(indium-tin oxide, ITO)가 부착된 10 cm × 10 cm 크기의 유리 기판 상에, 1.5 cm × 1.5 cm 크기의 정사각형 ITO 모양과 전압 인가를 위한 전극 ITO 모양만을 남기고 다른 부분의 ITO를 제거하기 위해 포토리소그래피 공정을 이용하여 패턴화하였다.
패턴화한 ITO 기판에 실시예 1 내지 12, 및 비교예 1 내지 6에서 제조한 액정 배향제를 0.1 ㎛ 두께로 스핀 코팅하였다. 이어서, 이를 핫 플레이트(hot plate) 위에 배치하고, 70℃에서 탈용매 과정을 수행하고, 210℃에서 10분 내지 15분 동안 열경화 과정을 수행하여 시료를 제조하였다.
각각 높은 전압을 인가하는 패턴과 낮은 전압을 인가하는 패턴으로 나누어, 각각 168 시간 동안 구동시킨 후, 모든 패턴에 동일한 전압을 인가하여 휘도 차이가 사라지는 전압을 측정하여 면잔상을 평가하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 이때 면잔상의 평가기준은 다음과 같다.
<면잔상 평가기준>
양호: 휘도차이가 사라지는 전압(AC)이 3.0 V 이상
보통: 휘도차이가 사라지는 전압(AC)이 2.6 V 이상 3.0 V 미만
불량: 휘도차이가 사라지는 전압(AC)이 2.6 V 미만
[표 2]
액정 배향제 인쇄성 면잔상
실시예 1 양호 양호
실시예 2 양호 양호
실시예 3 양호 양호
실시예 4 양호 양호
실시예 5 양호 양호
실시예 6 양호 양호
실시예 7 양호 양호
실시예 8 양호 양호
실시예 9 양호 양호
실시예 10 양호 양호
실시예 11 양호 양호
실시예 12 양호 양호
비교예 1 보통 양호
비교예 2 보통 양호
비교예 3 보통 양호
비교예 4 양호 보통
비교예 5 양호 보통
비교예 6 양호 보통
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 12에서 제조한 액정 배항제는 인쇄성이 양호하여 액정 배향막을 제조하는데 효과적으로 사용될 수 있음을 확인할 수 있다. 반면 비교예 1 내지 3에서 제조한 액정 배향제는 인쇄성이 실시예 1 내지 12에 비해 열악함을 확인할 수 있다.
또한, 실시예 1 내지 12에서 제조한 액정 배향제를 사용한 경우는 면잔상 특성이 우수하여 높은 신뢰성을 가지는 액정표시소자(LCD) 패널 특성을 구현할 수 있음을 확인할 수 있다. 반면 비교예 4 내지 6에서 제조한 액정 배향제를 사용한 경우는 면잔상 특성이 실시예 1 내지 12보다 열악함을 확인할 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (10)

  1. 55 dyn/cm 내지 65 dyn/cm의 표면에너지를 가지는 폴리아믹산 및 45 dyn/cm 내지 60 dyn/cm의 표면에너지를 가지는 폴리이미드를 포함하는 액정 배향제.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리아믹산은 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 것이고, 상기 폴리이미드는 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함하는 것인 액정 배향제:
    [화학식 1]
    Figure 112009079875841-PAT00020
    [화학식 2]
    Figure 112009079875841-PAT00021
    상기 화학식 1 및 2에서,
    X1 및 X2는 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 지환족 산이무수물 또는 방향족 산이무수물로부터 유도된 4가의 유기기이고,
    Y1 및 Y2는 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 디아민으로부터 유도된 2가의 유기기이다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리아믹산과 상기 폴리이미드를 9:1 내지 5:5의 중량비로 포함하는 것인 액정 배향제.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리아믹산은 10,000 내지 300,000의 중량평균 분자량을 가지는 것인 액정 배향제.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폴리이미드는 10,000 내지 300,000의 중량평균 분자량을 가지는 것인 액정 배향제.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 액정 배향제는 45 dyn/cm 내지 65 dyn/cm의 표면에너지를 가지는 것인 액정 배향제.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 액정 배향제는 0.01 내지 15 중량%의 고형분 함량을 가지는 것인 액정 배향제.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 액정 배향제는 3 내지 30 cps의 점도를 가지는 것인 액정 배향제.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 액정 배향제를 기판에 도포하여 제조한 액정 배향막.
  10. 제9항에 따른 액정 배향막을 포함하는 것인 액정표시소자.
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