KR20200136002A

KR20200136002A - 액정 배향제, 액정 배향막 및 그것을 사용한 액정 표시 소자

Info

Publication number: KR20200136002A
Application number: KR1020207030466A
Authority: KR
Inventors: 다카시 나카이; 다카히로 스가; 야스히로 미야모토; 고지 도모에
Original assignee: 닛산 가가쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2018-04-09
Filing date: 2019-04-08
Publication date: 2020-12-04
Also published as: WO2019198671A1; CN111971617A; TWI808150B; TW202003817A; CN111971617B; JP7351295B2; JPWO2019198671A1

Abstract

축적 전하의 완화가 빨라, 백라이트가 조사되어도 전하의 축적량이 잘 변화하지 않는 액정 배향막을 얻을 수 있는 액정 배향제, 액정 배향막, 및 액정 표시 소자를 제공한다. 하기 식 (1) 로 나타내는 구조를 갖는 디아민으로부터 얻어지는 중합체와 유기 용매를 함유하는 것을 특징으로 하는 액정 배향제.
[화학식 1]

(R¹ 은, 수소, 탄소수 1 ∼ 4 를 갖는, 알킬기, 알케닐기, 알콕시기, 플루오로알킬기, 플루오로알케닐기 혹은 플루오로알콕시기를 나타내고, 2 개의 R¹ 은, 동일하거나 상이해도 되지만, 그것들의 적어도 1 개는 수소가 아니다. * 는 다른 기에 결합하는 부위를 나타낸다. 벤젠 고리의 임의의 수소 원자는 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 된다.)

Description

액정 배향제, 액정 배향막 및 그것을 사용한 액정 표시 소자

본 발명은 신규인 중합체를 사용하는 액정 배향제, 액정 배향막 및 그것을 사용한 액정 표시 소자에 관한 것이다.

액정 표시 소자는, PC, 휴대 전화, 스마트 폰, 텔레비전 등의 표시부로서 폭넓게 이용되고 있다. 액정 표시 소자는, 예를 들어 소자 기판과 컬러 필터 기판의 사이에 협지된 액정층, 액정층에 전계를 인가하는 화소 전극 및 공통 전극, 액정층의 액정 분자의 배향성을 제어하는 배향막, 화소 전극에 공급되는 전기 신호를 스위칭하는 박막 트랜지스터 (TFT) 등을 구비하고 있다. 액정 분자의 구동 방식으로는, TN 방식, VA 방식 등의 세로 전계 방식이나, IPS 방식, FFS 방식 등의 가로 전계 방식이 알려져 있다. 기판의 편측에만 전극을 형성시켜, 기판과 평행 방향으로 전계를 인가하는 가로 전계 방식에서는, 종래의 상하 기판에 형성된 전극에 전압을 인가하여 액정을 구동시키는 세로 전계 방식과 비교하여 넓은 시야각 특성을 갖고, 또 고품위의 표시가 가능한 액정 표시 소자로서 알려져 있다.

가로 전계 방식의 액정 셀은 시야각 특성이 우수하기는 하지만, 기판 내에 형성되는 전극 부분이 적기 때문에, 전압 유지율이 낮으면 액정에 충분한 전압이 가해지지 않아 표시 콘트라스트가 저하된다. 또, 액정 배향의 안정성이 작으면, 액정을 장시간 구동시켰을 때에 액정이 초기 상태로 돌아오지 않게 되어, 콘트라스트 저하나 잔상의 원인이 되기 때문에, 액정 배향의 안정성이 중요하다. 또한, 정전기가 액정 셀 내에 축적되기 쉽고, 구동에 의해 생기는 정부 (正負) 비대칭 전압의 인가에 의해서도 액정 셀 내에 전하가 축적되어, 이들의 축적된 전하가 액정 배향의 흐트러짐이나 잔상으로서 표시에 영향을 주어, 액정 소자의 표시 품위를 현저하게 저하시킨다.

최근, 고콘트라스트의 요구에 수반되는 HDR (High Dynamic Range) 의 도입에 의해 종래보다 고휘도의 백라이트가 적용되게 되었다.

특허문헌 1 에는 특정한 구조 및 화합물을 포함하는 액정 배향제가 개시되어 있지만 백라이트에 대한 내성에 관한 기술은 없다. 또, 특허문헌 2, 3 에는 특정 구조를 포함하는 액정 배향제가 개시되어 있고, VHR (Voltage Holding Ratio) 의 백라이트 내성에 관하여 기술되어 있지만, 축적 전하의 언급은 없어, 종래의 기술로는 이들의 요구 특성을 충분히 만족시키기는 어려웠다.

국제 공개 공보 WO2016/063834호 팜플렛 국제 공개 공보 WO2014/104015호 팜플렛 국제 공개 공보 WO2015/119168호 팜플렛

본 발명은, 축적 전하의 완화가 빨라, 백라이트가 조사되어도 전하의 축적량이 잘 변화하지 않는 액정 배향막을 얻을 수 있는 액정 배향제, 액정 배향막, 및 액정 표시 소자를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 검토를 실시한 결과, 액정 배향제에 포함되는 중합체 중에 특정 구조를 도입함으로써 다양한 특성이 동시에 개선되는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하였다.

본 발명은 이러한 지견에 근거하는 것으로, 하기를 요지로 하는 것이다.

하기 식 (1) 의 구조를 갖는 디아민으로부터 얻어지는 중합체와 유기 용매를 함유하는 것을 특징으로 하는 액정 배향제.

[화학식 1]

본 발명에 의하면, 축적 전하의 완화가 빨라, 백라이트가 조사되어도 전하의 축적량이 잘 변화하지 않는 액정 배향막을 얻을 수 있는 액정 배향제, 액정 배향막, 및 액정 표시 소자가 얻어진다.

＜특정 디아민＞

본 발명의 액정 배향제는, 하기 식 (1) 로 나타내는 구조를 갖는 디아민 (이하, 특정 디아민이라고도 한다.) 으로부터 얻어지는 신규 중합체를 함유하는 액정 배향제이다.

[화학식 2]

상기 식 (1) 중, R¹ 은 상기에서 정의한 대로이지만, 탄소수 1 ∼ 5 를 갖는 알킬이 바람직하고, 특히 메틸기가 바람직하다.

식 (1) 에 있어서의 벤젠 고리와 질소 원자의 결합은, 입체 장해의 점에서, 식 (1-1) 과 같이 결합하고 있는 것이 바람직하다.

[화학식 3]

상기 특정 디아민은, 예를 들어 하기 식 (1-2) 로 나타낼 수 있고, 특히 하기 식 (1-3) 으로 나타내는 디아민이 바람직하고, 나아가서는 식 (1-4) 로 나타내는 디아민이 보다 바람직하다.

[화학식 4]

R¹ 의 정의는 상기 식 (1) 의 경우와 동일하고, Q¹, Q² 는, 각각 독립적으로 단결합 또는 2 가의 유기기이며, 즉 Q¹ 과 Q² 는 서로 상이한 구조여도 된다. 또, 식 (1-4) 에 있어서의 2 개의 Q² 는 서로 상이한 구조여도 된다. 또한, 벤젠 고리의 임의의 수소 원자는, 상기 식 (1) 의 경우와 마찬가지로, 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 된다.

상기 특정 디아민의 바람직한 예로는, 하기 식 (2-1), (2-2), 또는 (2-3) 으로 나타내는 디아민을 들 수 있다.

[화학식 5]

상기 식 중, R¹ 의 정의는, 상기 식 (1) 과 동일하고, R² 는, 단결합 또는 이하의 식 (3) 으로 나타내는 구조이며, n 은 1 ∼ 3 의 정수를 나타낸다. 벤젠 고리의 임의의 수소 원자는 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 된다.

[화학식 6]

상기 식 중, R³은, 단결합, -O-, -COO-, -OCO-, -(CH₂)_l-, -O(CH₂)_mO-, -CONR-, 및 -NRCO- 로부터 선택되는 2 가의 유기기를 나타내고, k 는 1 ∼ 5 의 정수를 나타낸다. 또한, R 은 수소 또는 1 가의 유기기를 나타내고, l, m 은 1 ∼ 5 의 정수를 나타낸다. 이러한 1 가의 유기기로는 탄소수 1 ∼ 3 의 알킬기가 바람직하다. *₁ 은 식 (2-1) ∼ 식 (2-3) 중의 벤젠 고리와 결합하는 부위를 나타내고, *₂ 는 식 (2-1) ∼ 식 (2-3) 중의 아미노기와 결합하는 부위를 나타낸다.

구체예로는 이하를 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 그 중에서도, 축적 전하의 완화의 점에서, 식 (2-1-1) ∼ 식 (2-1-6), 식 (2-1-15), 식 (2-1-16) 이 바람직하고, 용해성과의 양립의 관점에서 식 (2-1-1), 식 (2-1-2), 식 (2-1-15), 식 (2-1-16) 이 특히 바람직하다.

[화학식 7]

＜특정 디아민의 합성 방법＞

이하에 특정 디아민을 얻는 방법에 대하여, 하기 식 (2-1-1) 의 디아민을 예로 설명한다.

[화학식 8]

본 발명의 특정 디아민을 합성하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 상기 식 (2-1-1) 의 디아민의 전구체인 디니트로 화합물 (2-1-N) 을 합성하고, 그 니트로기를 환원시키는 방법을 들 수 있다.

[화학식 9]

상기 환원 반응에 사용되는 촉매는, 시판품으로서 입수할 수 있는 활성탄 담지 금속이 바람직하고, 예를 들어 팔라듐-활성탄, 백금-활성탄, 로듐-활성탄 등을 들 수 있다. 촉매는, 수산화 팔라듐, 산화 백금, 라니 니켈 등, 반드시 활성탄 담지형의 금속 촉매가 아니어도 된다. 일반적으로 널리 사용되고 있는 팔라듐-활성탄이, 양호한 결과가 얻어지므로 바람직하다.

상기 환원 반응을 보다 효과적으로 진행시키기 위해, 활성탄의 공존하에서 반응을 실시하기도 한다. 이 때, 사용하는 활성탄의 양은 특별히 한정되지 않지만, 디니트로 화합물 X1 에 대하여 1 ∼ 30 질량％ 의 범위가 바람직하고, 10 ∼ 20 질량％ 가 보다 바람직하다. 동일한 이유에 의해, 가압하에서 반응을 실시하는 경우도 있다. 이 경우, 벤젠 핵의 환원을 피하기 위해, 20 기압까지의 가압 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 기압까지의 범위에서 반응을 실시한다.

용매는, 각 원료와 반응하지 않는 용매이면, 제한없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 비프로톤성 극성 유기 용매 (디메틸포름아미드 (DMF), 디메틸술폭시드 (DMSO), 디메틸아세테이트 (DMAc), N-메틸피롤리돈 (NMP) 등), 에테르류 (디에틸에테르 (Et₂O), 디이소프로필 (i-Pr₂O), 테트라부틸메틸에테르 (TBME), 시클로펜틸메틸에테르 (CPME), 테트라하이드로푸란 (THF), 디옥산 등) ; 지방족 탄화수소류 (펜탄, 헥산, 헵탄, 석유 에테르 등) ; 방향족 탄화수소류 (벤젠, 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 니트로벤젠, 테트랄린 등) ; 할로겐계 탄화수소류 (클로로포름, 디클로로메탄, 사염화탄소, 디클로로에탄 등) ; 저급 지방산 에스테르류 (아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 프로피온산메틸 등) ; 니트릴류 (아세토니트릴, 프로피오니트릴, 부티로니트릴 등) ; 등을 사용할 수 있다.

이들 용매는, 반응이 일어나기 용이함 등을 고려하여 적절히 선택할 수 있고, 1 종 단독으로 또는 2 종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 필요에 따라, 적당한 탈수제나 건조제를 사용하여 용매를 건조시켜, 비수용매로서 사용할 수도 있다.

용매의 사용량 (반응 농도) 은 특별히 한정되지 않지만, 디니트로 화합물에 대하여, 통상 0.1 ∼ 10 질량배이고, 바람직하게는 0.5 ∼ 30 질량배이며, 더욱 바람직하게는 1 ∼ 10 질량배이다. 반응 온도는 특별히 한정되지 않지만, 통상 -100 ℃ 에서부터 사용하는 용매의 비점까지의 범위이며, 바람직하게는 -50 ∼ 150 ℃ 이다. 반응 시간은, 통상 0.05 ∼ 350 시간이며, 바람직하게는 0.5 ∼ 100 시간이다.

디니트로 화합물 (2-1-N) 은, 예를 들어 4-브로모니트로벤젠과, 대응하는 아민을 이용하여, 하기 반응식에 따라 공지된 반응으로 합성할 수 있다.

[화학식 10]

＜특정 중합체＞

본 발명의 액정 배향제에 함유되는 중합체는, 상기 특정 디아민을 사용하여 얻어지는 중합체이다. 구체예로는, 폴리아믹산, 폴리아믹산에스테르, 폴리이미드, 폴리우레아, 폴리아미드 등을 들 수 있지만, 액정 배향제로서의 사용 관점에서, 하기 식 (4) 로 나타내는 구조 단위를 갖는 폴리이미드 전구체, 및/또는 그 이미드화물인 폴리이미드로부터 선택되는 적어도 1 종의 중합체 (이하, 특정 중합체라고도 한다.) 가 보다 바람직하다.

[화학식 11]

상기 식 중, X¹ 은 테트라카르복실산 유도체에서 유래하는 4 가의 유기기이고, Y¹ 은 특정 디아민에서 유래하는 2 가의 유기기이다. R⁵는 수소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기이다. R⁵ 는, 가열에 의해 이미드화하기 용이하다는 점에서, 수소 원자, 메틸기 또는 에틸기가 바람직하다.

상기 X¹ 은, 중합체의 용매에 대한 용해성이나 액정 배향제의 도포성, 액정 배향막으로 했을 경우에 있어서의 액정의 배향성, 전압 유지율, 축적 전하 등, 필요로 하는 특성의 정도에 따라 적절히 선택되고, 동일 중합체 중에 2 종류 이상 있어도 된다.

X¹ 의 구체예를 나타내자면, 국제 공개 공보 2015/119168 의 13 페이지 ∼ 14 페이지에 게재되는, 식 (X-1) ∼ (X-46) 의 구조 등을 들 수 있다.

이하에, 바람직한 X¹ 인 (A-1) ∼ (A-21) 을 나타내지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.

[화학식 12]

[화학식 13]

상기 중, (A-1), (A-2) 는 막경도의 추가적인 향상이라는 관점에서 특히 바람직하고, (A-4) 는 축적 전하의 완화 속도의 추가적인 향상이라는 관점에서 특히 바람직하고, (A-15) ∼ (A-17) 등은, 액정 배향성과 축적 전하의 완화 속도의 추가적인 향상이라는 관점에서 특히 바람직하다.

＜그 밖의 구조 단위＞

상기 폴리이미드 전구체는, 식 (4) 로 나타내는 구조 단위에 더하여, 하기 식 (5) 로 나타내는 구조 단위를 갖고 있어도 된다.

[화학식 14]

X² 는, 상기 식 (4) 에 있어서의 X¹ 의 정의와 동일하다. X² 의 구체예로는, 바람직한 예도 포함하여 식 (4) 의 X¹ 에서 예시한 것과 동일한 것을 들 수 있다. R⁶ 은, 모두 상기 식 (4) 에 있어서의 R⁵의 정의와 동일하다. R⁷ 은 수소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기를 나타낸다. 또, 2 개 있는 R⁷ 의 적어도 일방은 수소 원자인 것이 바람직하다.

또, Y² 는, 식 (1) 로 나타내는 구조를 주사슬 방향에 포함하지 않는 디아민에서 유래하는 2 가의 유기기이고, 그 구조는 특별히 한정되지 않는다. Y² 는 중합체의 용매에 대한 용해성이나 액정 배향제의 도포성, 액정 배향막으로 했을 경우에 있어서의 액정의 배향성, 전압 유지율, 축적 전하 등, 필요로 하는 특성의 정도에 따라 적절히 선택되고, 동일 중합체 중에 2 종류 이상이 혼재하고 있어도 된다.

Y² 의 구체예를 나타내자면, 국제 공개 공보 2015/119168 의 4 페이지에 게재되는 식 (2) 의 구조, 및 8 페이지 ∼ 12 페이지에 게재되는, 식 (Y-1) ∼ (Y-97), (Y-101) ∼ (Y-118) 의 구조 ; 국제 공개 공보 2013/008906 의 6 페이지에 게재되는, 식 (2) 로부터 아미노기를 2 개 제외한 2 가의 유기기 ; 국제 공개 공보 2015/122413 의 8 페이지에 게재되는 식 (1) 로부터 아미노기를 2 개 제외한 2 가의 유기기 ; 국제 공개 공보 2015/060360 의 8 페이지에 게재되는 식 (3) 의 구조 ; 일본 공개특허공보 2012-173514 의 8 페이지에 기재되는 식 (1) 로부터 아미노기를 2 개 제외한 2 가의 유기기 ; 국제 공개 공보 2010-050523 의 9 페이지에 게재되는 식 (A) ∼ (F) 로부터 아미노기를 2 개 제외한 2 가의 유기기 등을 들 수 있다.

이하에, Y² 의 바람직한 구조인, 식 (B-1) ∼ 식 (B-20) 을 나타내지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

[화학식 15]

[화학식 16]

[화학식 17]

[화학식 18]

상기 구조 중, (B-28), (B-29) 는, 막경도의 추가적인 향상이라는 관점에서 특히 바람직하고, (B-1) ∼ (B-3) 은, 액정 배향성의 추가적인 향상이라는 관점에서 특히 바람직하고, (B-14) ∼ (B-18), (B-27) 은, 축적 전하의 완화 속도의 추가적인 향상이라는 관점에서 특히 바람직하고, (B-26) 은, 전압 유지율의 추가적인 향상이라는 관점에서 바람직하다.

상기 폴리이미드 전구체가, 식 (4) 로 나타내는 구조 단위 외에, 식 (5) 로 나타내는 구조 단위를 포함하는 경우, 식 (4) 로 나타내는 구조 단위는, 식 (4) 와 식 (5) 의 합계에 대하여 10 몰％ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20 몰％ 이상이며, 특히 바람직하게는 30 몰％ 이상이다.

본 발명에 사용하는 폴리이미드 전구체의 분자량은, 중량 평균 분자량 (Mw) 으로 2,000 ∼ 500,000 이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5,000 ∼ 300,000 이며, 더욱 바람직하게는 10,000 ∼ 100,000 이다.

＜폴리이미드＞

특정 중합체 중 폴리이미드는, 식 (4), 식 (5) 로 나타내는 폴리이미드 전구체를 폐환시켜 얻어진다. 이 경우의 이미드화율은 반드시 100 ％ 일 필요는 없으며, 용도나 목적에 따라 임의로 조정할 수 있다.

폴리이미드 전구체를 이미드화시키는 방법으로는, 이미 알려진 방법을 사용할 수 있다. 폴리이미드 전구체의 용액에, 염기성 촉매를 첨가하는 화학적 이미드화가 간편하다. 화학적 이미드화는, 비교적 저온에서 이미드화 반응이 진행되어, 이미드화의 과정에서 중합체의 분자량 저하가 잘 일어나지 않기 때문에 바람직하다.

화학적 이미드화는, 폴리이미드 전구체를, 유기 용매 중에 있어서, 염기성 촉매의 존재하에서 교반함으로써 실시할 수 있다. 유기 용매로는, 전술한 중합 반응시에 사용하는 용매를 사용할 수 있다. 염기성 촉매로는, 피리딘, 트리에틸아민, 트리메틸아민, 트리부틸아민, 트리옥틸아민 등을 들 수 있다. 그 중에서도 트리에틸아민은 반응을 진행시키는 데에 충분한 염기성을 가지므로 바람직하다.

이미드화 반응을 실시할 때의 온도는, -20 ∼ 140 ℃, 바람직하게는 0 ∼ 100 ℃ 이며, 바람직하게는 반응 시간은 1 ∼ 100 시간 동안 실시할 수 있다. 염기성 촉매의 양은, 아믹산에스테르기의 0.5 ∼ 30 몰배, 바람직하게는 2 ∼ 20 몰배이다. 얻어지는 중합체의 이미드화율은, 촉매량, 온도, 반응 시간 등을 조절함으로써 제어할 수 있다. 이미드화 반응 후의 용액에는, 첨가한 촉매 등이 잔존하고 있으므로, 이하에 서술하는 수단에 의해, 얻어진 이미드화 중합체를 회수하여, 유기 용매로 재용해시켜, 본 발명의 액정 배향제로 하는 것이 바람직하다.

폴리이미드 전구체의 이미드화 반응 후의 용액에는, 첨가한 촉매 등이 잔존하고 있으므로, 이하에 서술하는 수단에 의해, 얻어진 이미드화 중합체를 회수하여, 유기 용매로 재용해시켜, 본 발명의 액정 배향제로 하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 하여 얻어지는 폴리이미드의 용액은, 잘 교반시키면서 빈용매에 주입함으로써, 중합체를 석출시킬 수 있다. 석출을 몇 차례 실시하고, 빈용매로 세정 후, 상온 혹은 가열 건조시켜, 정제된 폴리이미드의 분말을 얻을 수 있다.

빈용매로는, 특별히 한정되지 않지만, 메탄올, 아세톤, 헥산, 부틸셀로솔브, 헵탄, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 에탄올, 톨루엔, 벤젠 등을 들 수 있다.

＜액정 배향제＞

본 발명의 액정 배향제는, 특정 중합체를 함유하지만, 상이한 구조의 특정 중합체를 2 종 이상 함유하고 있어도 된다. 또, 특정 중합체에 더하여, 그 밖의 중합체를 함유하고 있어도 된다. 그 밖의 중합체의 종류로는, 폴리아믹산, 폴리이미드, 폴리아믹산에스테르, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리우레아, 폴리오르가노실록산, 셀룰로오스 유도체, 폴리아세탈, 폴리스티렌 또는 그 유도체, 폴리(스티렌-페닐말레이미드) 유도체, 폴리(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 또, 상기 식 (5) 로 나타내는 폴리이미드 전구체 및/또는 그 폴리이미드 전구체를 이미드화한 폴리이미드로부터 선택되는 폴리이미드 등을 함유하고 있어도 된다.

본 발명의 액정 배향제가 그 밖의 중합체를 함유하는 경우, 전체 중합체 성분에 대한 특정 중합체의 비율은 5 질량％ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5 ∼ 95 질량％ 를 들 수 있다.

액정 배향제는, 액정 배향막을 제작하기 위해서 사용되는 것으로, 균일한 박막을 형성시킨다는 관점에서, 일반적으로는 도포액의 형태를 취한다. 본 발명의 액정 배향제에 있어서도 상기한 중합체 성분과, 이 중합체 성분을 용해시키는 유기 용매를 함유하는 도포액인 것이 바람직하다. 그 때, 액정 배향제 중의 중합체의 농도는, 형성시키고자 하는 도막의 두께 설정에 따라 적절히 변경할 수 있다. 균일하고 결함이 없는 도막을 형성시킨다는 점에서는, 1 질량％ 이상인 것이 바람직하고, 용액의 보존 안정성의 점에서는, 10 질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 특히 바람직한 중합체의 농도는, 2 ∼ 8 질량％ 이다.

액정 배향제에 함유되는 유기 용매는, 중합체 성분이 균일하게 용해되는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 그 구체예를 들자면, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈, N-에틸-2-피롤리돈, 디메틸술폭시드, γ-부티로락톤, 1,3-디메틸-이미다졸리디논, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 시클로펜타논 등을 들 수 있다. 그 중에서도, N-메틸-2-피롤리돈, N-에틸-2-피롤리돈, 또는 γ-부티로락톤을 사용하는 것이 바람직하다.

또, 액정 배향제에 함유되는 유기 용매는, 상기와 같은 용매에 더하여 액정 배향제를 도포할 때의 도포성이나 도막의 표면 평활성을 향상시키는 용매를 병용한 혼합 용매를 사용하는 것이 일반적이고, 본 발명의 액정 배향제에 있어서도 이와 같은 혼합 용매는 바람직하게 사용된다. 병용하는 유기 용매의 구체예를 하기에 들지만, 이들 예에 한정되지 않는다.

예를 들어, 에탄올, 이소프로필알코올, 1-부탄올, 2-부탄올, 이소부틸알코올, tert-부틸알코올, 1-펜탄올, 2-펜탄올, 3-펜탄올, 2-메틸-1-부탄올, 이소펜틸알코올, tert-펜틸알코올, 3-메틸-2-부탄올, 네오펜틸알코올, 1-헥산올, 2-메틸-1-펜탄올, 2-메틸-2-펜탄올, 2-에틸-1-부탄올, 1-헵탄올, 2-헵탄올, 3-헵탄올, 1-옥탄올, 2-옥탄올, 2-에틸-1-헥산올, 시클로헥산올, 1-메틸시클로헥산올, 2-메틸시클로헥산올, 3-메틸시클로헥산올, 1,2-에탄디올, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 2,3-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 2-에틸-1,3-헥산디올, 디프로필에테르, 디부틸에테르, 디헥실에테르, 디옥산, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 에틸렌글리콜디부틸에테르, 1,2-부톡시에탄, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 4-하이드록시-4-메틸-2-펜타논, 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르, 2-펜타논, 3-펜타논, 2-헥사논, 2-헵타논, 4-헵타논, 3-에톡시부틸아세테이트, 1-메틸펜틸아세테이트, 2-에틸부틸아세테이트, 2-에틸헥실아세테이트, 에틸렌글리콜모노아세테이트, 에틸렌글리콜디아세테이트, 프로필렌카보네이트, 에틸렌카보네이트, 2-(메톡시메톡시)에탄올, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 에틸렌글리콜모노이소아밀에테르, 에틸렌글리콜모노헥실에테르, 2-(헥실옥시)에탄올, 푸르푸릴알코올, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜모노부틸에테르, 1-(부톡시에톡시)프로판올, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노에틸에테르, 디프로필렌글리콜디메틸에테르, 트리프로필렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노아세테이트, 에틸렌글리콜디아세테이트, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 2-(2-에톡시에톡시)에틸아세테이트, 디에틸렌글리콜아세테이트, 트리에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜모노메틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노에틸에테르, 락트산메틸, 락트산에틸, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산n-부틸, 아세트산프로필렌글리콜모노에틸에테르, 피루브산메틸, 피루브산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸, 3-에톡시프로피온산메틸에틸, 3-메톡시프로피온산에틸, 3-에톡시프로피온산, 3-메톡시프로피온산, 3-메톡시프로피온산프로필, 3-메톡시프로피온산부틸, 락트산메틸에스테르, 락트산에틸에스테르, 락트산n-프로필에스테르, 락트산n-부틸에스테르, 락트산이소아밀에스테르, 하기 식 [D-1] ∼ [D-3] 으로 나타내는 용매 등을 들 수 있다.

[화학식 19]

식 [D-1] 중, D¹ 은 탄소수 1 ∼ 3 의 알킬기를 나타내고, 식 [D-2] 중, D² 는 탄소수 1 ∼ 3 의 알킬기를 나타내고, 식 [D-3] 중, D³ 은 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기를 나타낸다. 그 중에서도, 1-헥산올, 시클로헥산올, 1,2-에탄디올, 1,2-프로판디올, 프로필렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 4-하이드록시-4-메틸-2-펜타논, 에틸렌글리콜모노부틸에테르 또는 디프로필렌글리콜디메틸에테르가 바람직하다. 이와 같은 용매의 종류 및 함유량은, 액정 배향제의 도포 장치, 도포 조건, 도포 환경 등에 따라 적절히 선택된다.

본 발명의 액정 배향제는, 중합체 성분 및 유기 용매 이외의 성분을 추가적으로 함유해도 된다. 이와 같은 추가 성분으로는, 액정 배향막과 기판의 밀착성이나 액정 배향막과 시일재의 밀착성을 높이기 위한 밀착 보조제, 액정 배향막의 강도를 높이기 위한 가교제, 액정 배향막의 유전율이나 전기 저항을 조정하기 위한 유전체나 도전 물질 등을 들 수 있다. 이들 추가 성분의 구체예로는, 액정 배향제에 관한 공지된 문헌에 다양하게 개시되어 있는 대로이지만, 그 일례를 나타내자면, 국제 공개 공보 2015/060357호의 53 페이지 [0105] ∼ 55 페이지 [0116] 에 개시되어 있는 성분 등을 들 수 있다.

＜액정 배향막＞

본 발명의 액정 배향막은, 상기 본 발명의 액정 배향제로부터 얻어진다. 액정 배향제로부터 액정 배향막을 얻는 방법의 일례를 들자면, 도포액 형태의 액정 배향제를 기판에 도포하여, 건조시키고, 소성하여 얻어진 막에 대하여 러빙 처리법 또는 광 배향 처리법으로 배향 처리를 실시하는 방법을 들 수 있다.

액정 배향제를 도포하는 기판으로는, 투명성이 높은 기판이면 특별히 한정되지 않으며, 유리 기판, 질화규소 기판, 아크릴 기판이나 폴리카보네이트 기판 등의 플라스틱 기판 등을 사용할 수도 있다. 그 때, 액정을 구동시키기 위한 ITO 전극 등이 형성된 기판을 사용하면, 프로세스의 간소화의 점에서 바람직하다. 또, 반사형 액정 표시 소자에서는, 편측의 기판만이라면, 실리콘 웨이퍼 등의 불투명한 것이어도 사용할 수 있고, 이 경우의 전극에는 알루미늄 등의 광을 반사시키는 재료도 사용할 수 있다.

액정 배향제의 도포 방법은, 특별히 한정되지 않지만, 공업적으로는 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 플렉소 인쇄, 잉크젯법 등이 일반적이다. 그 밖의 도포 방법으로는, 딥법, 롤 코터법, 슬릿 코터법, 스피너법, 스프레이법 등이 있고, 목적에 따라 이들을 사용해도 된다.

액정 배향제를 기판 상에 도포한 후에는, 핫 플레이트, 열순환형 오븐, IR (적외선) 형 오븐 등의 가열 수단에 의해, 용매를 증발시키고, 소성한다. 액정 배향제를 도포한 후의 건조, 소성 공정은, 임의의 온도와 시간을 선택할 수 있다. 통상은, 함유되는 용매를 충분히 제거하기 위해서, 50 ∼ 120 ℃ 에서 1 ∼ 10 분 소성하고, 그 후 150 ∼ 300 ℃ 에서 5 ∼ 120 분 소성하는 조건을 들 수 있다.

소성 후의 액정 배향막의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 지나치게 얇으면 액정 표시 소자의 신뢰성이 저하되는 경우가 있으므로, 5 ∼ 300 ㎚ 인 것이 바람직하고, 10 ∼ 200 ㎚ 가 보다 바람직하다.

본 발명의 액정 배향막은, IPS 방식이나 FFS 방식 등의 가로 전계 방식의 액정 표시 소자의 액정 배향막으로서 바람직하고, 특히 FFS 방식의 액정 표시 소자의 액정 배향막으로서 유용하다.

＜액정 표시 소자＞

본 발명의 액정 표시 소자는, 상기 액정 배향제로부터 얻어지는 액정 배향막이 형성된 기판을 얻은 후, 이미 알려진 방법으로 액정 셀을 제작하고, 그 액정 셀을 사용하여 소자로 한 것이다.

액정 셀의 제작 방법의 일례로서, 패시브 매트릭스 구조의 액정 표시 소자를 예로 들어 설명한다. 또한, 화상 표시를 구성하는 각 화소 부분에 TFT (Thin Film Transistor) 등의 스위칭 소자가 형성된 액티브 매트릭스 구조의 액정 표시 소자여도 된다.

구체적으로는 투명한 유리제 기판을 준비하고, 일방의 기판 상에 커먼 전극을, 타방의 기판 상에 세그먼트 전극을 형성한다. 이들 전극은, 예를 들어 ITO 전극으로 할 수 있고, 원하는 화상 표시를 할 수 있도록 패터닝되어 있다. 이어서, 각 기판 상에, 커먼 전극과 세그먼트 전극을 피복하도록 하여 절연막을 형성한다. 절연막은, 예를 들어 졸-겔법에 의해 형성된 SiO₂-TiO₂ 로 이루어지는 막으로 할 수 있다. 다음으로, 상기 같은 조건으로 각 기판 상에 액정 배향막을 형성한다.

이어서, 액정 배향막을 형성한 2 장의 기판 중 일방의 기판 상의 소정의 장소에 예를 들어 자외선 경화성의 시일재를 배치하고, 또한 액정 배향막면 상의 소정의 여러 군데에 액정을 배치한 후, 액정 배향막이 대향하도록 타방의 기판을 첩합 (貼合) 하여 압착함으로써 액정을 액정 배향막 전면으로 눌러 펼친 후, 기판의 전체면에 자외선을 조사하여 시일재를 경화시킴으로써 액정 셀을 얻는다.

또는, 기판 상에 액정 배향막을 형성한 후의 공정으로서, 일방의 기판 상의 소정의 장소에 시일재를 배치할 때에, 외부로부터 액정을 충전 가능한 개구부를 형성해 두고, 액정을 배치하지 않고 기판을 첩합한 후, 시일재에 형성한 개구부를 통해서 액정 셀 내에 액정 재료를 주입하고, 이어서 이 개구부를 접착제로 봉지하여 액정 셀을 얻는다. 액정 재료의 주입에는, 진공 주입법이어도 되고, 대기중에서 모세관 현상을 이용한 방법이어도 된다.

상기 어느 방법에 있어서나, 액정 셀 내에 액정 재료가 충전되는 공간을 확보하기 위해, 일방의 기판 상에 기둥 형상의 돌기를 형성하거나, 일방의 기판 상에 스페이서를 산포하거나, 시일재에 스페이서를 혼입하거나, 또는 이들을 조합하는 등의 수단을 취하는 것이 바람직하다.

상기 액정 재료로는, 네마틱 액정, 및 스멕틱 액정 등을 들 수 있고, 그 중에서도 네마틱 액정이 바람직하고, 포지티브형 액정 재료나 네거티브형 액정 재료 중 어느 것를 사용해도 된다. 다음으로, 편광판의 설치를 실시한다. 구체적으로는, 2 장의 기판의 액정층과는 반대측 면에 1 쌍의 편광판을 첩부하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 액정 배향막 및 액정 표시 소자는, 본 발명의 액정 배향제를 사용하고 있는 한 상기 기재에 한정되는 것은 아니고, 그 밖의 공지된 수법으로 제작된 것이어도 된다. 액정 배향제로부터 액정 표시 소자를 얻을 때까지의 공정은, 예를 들어 일본 공개특허공보 2015-135393호의 17 페이지의 단락 0074 ∼ 19 페이지의 단락 0081 등에 개시되어 있다.

실시예

이하에, 본 발명에 대하여 실시예 등을 들어 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

또한, 화합물, 용매의 약호는 이하와 같다.

NMP : N-메틸-2-피롤리돈, GBL : γ-부티로락톤,

BCS : 부틸셀로솔브, DA-1 ∼ DA-9 : 하기 구조식의 화합물,

CA-1, CA-2 : 하기 구조식의 화합물,

AD-1 : 3-글리시독시프로필트리에톡시실란

AD-2, AD-3 : 하기 구조식의 화합물

[화학식 20]

[화학식 21]

＜점도＞

중합체 용액의 점도는, E 형 점도계 TVE-22H (토키 산업사 제조) 를 이용하여, 샘플량 1.1 mL, 콘 로터 TE-1 (1°34', R24) 로, 온도 25 ℃ 에서 측정하였다.

＜이미드화율의 측정＞

폴리이미드의 이미드화율은 다음과 같이 하여 측정하였다. 폴리이미드 분말 30 mg 을 NMR (핵자기 공명) 샘플관 (NMR 샘플링 튜브 스탠다드, φ5, 쿠사노 과학사 제조) 에 넣고, 중수소화 디메틸술폭시드 (DMSO-d6), 0.05 질량％ TMS (테트라메틸실란) 혼합품을 0.53 ㎖ 첨가하여, 초음파를 가하여 완전하게 용해시켰다. 이 용액을 NMR 측정기 (JNW-ECA500, 니혼 전자 데이텀사 제조) 로 500 ㎒ 의 프로톤 NMR 을 측정하였다. 이미드화율은, 이미드화 전후로 변화하지 않는 구조에서 유래하는 프로톤을 기준 프로톤으로서 정하고, 이 프로톤의 피크 적산치와, 9.5 ppm ∼ 10.0 ppm 부근에 나타나는 아미드산의 NH 기에서 유래하는 프로톤 피크 적산치를 이용하여 이하의 식에 의해 구하였다.

이미드화율 (％) = (1-α·x/y) × 100

상기 식에 있어서, x 는 아미드산의 NH 기 유래의 프로톤 피크 적산치이고, y 는 기준 프로톤의 피크 적산치이며, α 는 폴리아미드산 (이미드화율이 0 ％) 의 경우에 있어서의 아미드산의 NH 기 프로톤 1 개에 대한 기준 프로톤의 개수 비율이다.

(합성예 1)

[화학식 22]

화합물 [1] 의 합성

테트라하이드로푸란 (500 g) 및 디메틸포름아미드 (125 g) 중, DA-1 (50.0 g, 234 mmol) 을 주입하여, 빙랭하에서 무수 트리플루오로아세트산 (103 g) 을 1 시간에 걸쳐 적하하였다. 적하 종료 후, 실온에서 30 분 교반하였다. 테트라하이드로푸란의 대부분을 감압 증류 제거한 후, 아세트산에틸 (300 mL) 을 첨가하여, 포화 탄산수소나트륨 수용액 (250 mL) 으로 3 회 분액 세정하고, 포화 식염수 (250 mL) 로 세정 후, 황산나트륨으로 탈수하고, 여과액을 농축시킴으로써 화합물 [1] 을 얻었다 (수량 : 76.5 g, 수율 : 81 ％, 청백색 결정).

화합물 [2] 의 합성

아세토니트릴 (300 g) 중, 화합물 [1] (76.5 g, 189 mmol), 탄산칼륨 (78.4 g), 및 요오드화메틸 (80.5 g) 을 첨가하여, 실온에서 68 시간 교반하였다. 결정을 여과에 의해 여과 분리하고, 여과물을 건조시킴으로써, 화합물 [2] 를 얻었다 (수량 : 83.3 g, 조 (粗) 수율 : 102 ％, 청백색 결정). 화합물 [2] 를 조체인 채로 다음 공정을 실시하였다.

화합물 [3] 의 합성

메탄올 (416 g) 및 순수 (208 g) 중, 화합물 [2] (83.3 g), 탄산칼륨 (52.2 g) 을 첨가하여, 70 ℃ 에서 2 시간 교반하였다. 메탄올을 7 할 정도 감압 증류 제거한 후, 순수 (300 g), 및 아세트산에틸 (400 g) 을 첨가하여 유기층을 분액 추출하였다. 순수 (200 g) 로 분액 세정하고, 황산나트륨으로 탈수 후, 여과액을 농축시킴으로써 조체를 얻었다. 조체에 대하여, 이소프로필알코올 (168 g) 을 첨가하여 75 ℃ 에서 전체 용해시킨 후, 냉각시키고, 여과하고, 여과물을 건조시킴으로써, 화합물 [3] 을 얻었다 (수량 : 27.0 g, 수율 : 59 ％ (화합물 [1] 을 기준으로 하여), 회색 결정).

화합물 [4] 의 합성

NMP (350 g) 중, 화합물 [3] (35.0 g), 4-브로모니트로벤젠 (61.5 g), 인산칼륨 (92.3 g), 아세트산팔라듐 (0.65 g), 및 비스[2-(디페닐포스피노)페닐]에테르 (1.56 g) 를 첨가하여, 100 ℃ 에서 2 시간 교반하였다. 반응액을 냉각시킨 후, 순수 (1400 g) 안에 흘려 넣고, 실온에서 교반 후, 여과하였다. 여과물을 순수 (175 g) 와 아세트산에틸 (350 g) 의 혼합 용매로 슬러리 세정하고, 여과 분리한 후, 메탄올 (350 g) 로 슬러리 세정하고, 여과하고, 여과물을 건조시킴으로써 조체를 얻었다. 이 조체에 대하여, 디메틸포름아미드 (235 g) 를 첨가하여, 100 ℃ 에서 교반한 후, 메탄올 (336 g) 을 첨가하여 냉각, 여과, 여과물을 건조시켰다. 다시 디메틸포름아미드 (230 g) 를 첨가하여, 100 ℃ 에서 교반하고, 열시 여과한 여과액에 메탄올 (336 g) 을 첨가하여 냉각, 여과하였다. 여과물을 메탄올 (200 g) 로 슬러리 세정하고, 건조시킴으로써 화합물 [4] 를 얻었다 (수량 : 56.7 g, 수율 : 81 ％, 황토색 결정).

[DA-2] 의 합성

디메틸포름아미드 (360 g) 중, 화합물 [4] (36.0 g, 74.5 mmol) 와 5 ％ 팔라듐카본 (3.6 g) 을 주입하여, 오토클레이브 안, 0.4 ㎫ 수소 분위기하, 40 ℃ 에서 12 시간 교반하였다. 80 ℃ 에서 촉매를 열시 여과한 후, 감압 농축에 의해 내부 총중량을 189 g 으로 하였다. 100 ℃ 에서 전체 용해시킨 후, 메탄올 (220 g) 을 첨가하여 결정을 석출시키고, 실온 조건하에서 교반 후, 여과, 건조시킴으로써 화합물 [DA-2] 를 얻었다 (수량 : 23.5 g, 수율 : 74 ％, 엷은 갈색 결정).

(합성예 2)

교반 장치 및 질소 도입관이 부착된 50 mL 의 가지형 플라스크에, DA-2 를 2.03 g (4.8 mmol), DA-3 을 0.96 g (4.8 mmol), 및 DA-4 를 0.72 g (2.4 mmol) 칭량하여 넣고, NMP 를 35.0 g 첨가하여, 질소를 보내면서 교반하여 용해시켰다. 이 디아민 용액을 수랭하에서 교반하면서, CA-1 을 3.22 g (10.9 mmol) 첨가하고, 추가로 NMP 를 15.0 g 첨가하여, 질소 분위기하 70 ℃ 에서 11 시간 교반하여 폴리머 용액 A-1 (점도 : 390 mPa·s) 을 얻었다.

(합성예 3)

교반 장치 및 질소 도입관이 부착된 50 mL 의 가지형 플라스크에, DA-1 을 1.02 g (4.8 mmol), DA-3 을 0.96 g (4.8 mmol), 및 DA-4 를 0.72 g (2.4 mmol) 칭량하여 넣고, NMP 를 30.5 g 첨가하여, 질소를 보내면서 교반하여 용해시켰다. 이 디아민 용액을 수랭하에서 교반하면서, CA-1 을 3.39 g (11.5 mmol) 첨가하고, 추가로 NMP 를 13.1 g 첨가하여, 질소 분위기하 70 ℃ 에서 5 시간 교반하여 폴리머 용액 B-1 (점도 : 420 mPa·s) 을 얻었다.

(합성예 4)

교반 장치 및 질소 도입관이 부착된 100 mL 의 가지형 플라스크에, DA-3 을 1.67 g (8.4 mmol), DA-4 를 1.25 g (4.2 mmol), 및 DA-5 를 3.54 g (5.24 mmol) 칭량하여 넣고, NMP 를 63.3 g 첨가하여, 질소를 보내면서 교반하여 용해시켰다. 이 디아민 용액을 수랭하에서 교반하면서, CA-1 을 5.98 g (20.3 mmol) 첨가하고, 추가로 NMP 를 27.1 g 첨가하여, 질소 분위기하 70 ℃ 에서 10 시간 교반하여 폴리머 용액 B-2 (점도 : 500 mPa·s) 를 얻었다.

(합성예 5)

교반 장치 및 질소 도입관이 부착된 3 L 4 구 플라스크에, DA-6 을 17.3 g (159 mmol), DA-7 을 58.6 g (240 mmol), DA-8 을 76.8 g (240 mmol) 및 디아민 DA-9 를 54.6 g (160 mmol) 칭량하여 넣고, NMP 를 2458 g 첨가하여, 질소를 보내면서 교반하여 용해시켰다. 이 디아민 용액을 교반하면서, CA-2 를 171 g (764 mmol) 첨가하고, 추가로 고형분 농도가 12 질량％ 가 되도록 NMP 를 첨가하여, 40 ℃ 에서 20 시간 교반하여, 폴리아믹산의 용액 (점도 : 426 mPa·s) 을 얻었다.

이 폴리아믹산 용액을 2250 g 분리 채취하고, NMP 를 750 g 첨가한 후, 무수 아세트산을 171 g, 및 피리딘을 35.4 g 첨가하여, 55 ℃ 에서 3 시간 반응시켰다. 이 반응 용액을 메탄올 9620 g 에 주입하고, 생성된 침전물을 여과 분리하였다. 이 침전물을 메탄올로 세정하고, 60 ℃ 에서 감압 건조시켜 폴리이미드의 분말을 얻었다. 이 폴리이미드의 이미드화율은 66 ％ 였다. 얻어진 폴리이미드 분말 120 g 에 NMP 를 440 g, GBL 을 440 g 첨가하여 70 ℃ 에서 20 hr 교반하고 용해시켜 폴리머 용액 C-1 을 얻었다.

(실시예 1, 2) 및 (비교예 1, 2)

합성예 2 ∼ 5 에서 얻어진 폴리머 용액을, 하기 표 1 에 나타내는, 폴리머 1 및 폴리머 2 의 비율이 되도록 혼합하여 얻어지는 용액에 대하여, NMP, GBL, BCS, AD-1 을 1 중량％ 포함하는 GBL 용액, AD-2 를 10 중량％ 포함하는 NMP 용액, 및 AD-3 을, 하기 표 1 에 나타내는 조성이 되도록, 교반하면서 첨가하고, 추가로 실온에서 2 시간 교반함으로써 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2 의 액정 배향제를 얻었다.

상기에서 얻어진 액정 배향제를 사용하여 이하에 나타내는 순서로 FFS 구동 액정 셀을 제작하고, DC 축적량의 백라이트 에이징 내성을 평가하였다.

[FFS 구동 액정 셀의 구성]

프린지 필드 스위칭 (Fringe Field Switching : FFS) 모드용 액정 셀은, 면 형상의 공통 전극-절연층-빗살 형상의 화소 전극으로 이루어지는 FOP (Finger on Plate) 전극층이 표면에 형성되어 있는 제 1 유리 기판과, 표면에 높이 4 ㎛ 의 기둥 형상 스페이서를 갖고 이면에 대전 방지를 위한 ITO 막이 형성되어 있는 제 2 유리 기판을, 1 세트로 하였다. 상기 화소 전극은, 중앙 부분이 내각 160°로 굴곡진 폭 3 ㎛ 의 전극 요소가 6 ㎛ 의 간격을 두고 평행이 되도록 복수 배열된 빗살 형상을 갖고 있으며, 1 개의 화소는, 복수 전극 요소의 굴곡부를 연결하는 선을 경계로 제 1 영역과 제 2 영역을 갖고 있다.

또한, 제 1 유리 기판에 형성하는 액정 배향막은, 화소 굴곡부의 내각을 등분하는 방향과 액정의 배향 방향이 직교하도록 배향 처리하고, 제 2 유리 기판에 형성하는 액정 배향막은, 액정 셀을 제작했을 때에 제 1 기판 상의 액정의 배향 방향과 제 2 기판 상의 액정의 배향 방향이 일치하도록 배향 처리한다.

[액정 셀의 제작]

상기 1 세트의 유리 기판 각각의 표면에, 구멍 직경 1.0 ㎛ 의 필터로 여과한 액정 배향제를 스핀 코트 도포로 도포하여 80 ℃ 의 핫 플레이트 상에서 2 분간 건조시켰다. 그 후, 도막면에 편광판을 개재하여 소광비 26 : 1 의 직선 편광한 파장 254 ㎚ 의 자외선을 소정량 조사하고, 이어서 230 ℃ 의 열풍 순환식 오븐에서 30 분간 소성을 실시하여, 막두께 100 ㎚ 의 액정 배향막이 형성된 기판을 얻었다.

다음으로, 상기 1 세트의 액정 배향막이 형성된 유리 기판의 일방에 시일제를 인쇄하고, 다른 일방의 기판을 액정 배향막면이 마주보도록 첩합하고, 시일제를 경화시켜 공 (空) 셀을 제작하였다. 이 공셀에 감압 주입법에 의해, 액정 MLC-3019 (머크사 제조) 를 주입하고, 주입구를 봉지하여, FFS 구동 액정 셀을 얻었다. 그 후, 얻어진 액정 셀을 120 ℃ 에서 1 시간 가열하고, 하룻밤 방치하고 나서 잔상 특성의 평가를 실시하였다.

이 액정 셀은 액정의 배향에 결함이 없어, 액정 배향 상태는 양호하였다.

[DC 축적량의 백라이트 에이징 내성]

상기 액정 셀을 편광축이 직교하도록 배치된 2 장의 편광판 사이에 설치하고, 화소 전극과 대향 전극을 단락시켜 동전위로 한 상태에서, 2 장의 편광판 아래로부터 LED 백라이트를 조사해 두고, 2 장의 편광판 상에서 측정하는 LED 백라이트 투과광의 휘도가 최소가 되도록, 액정 셀의 각도를 조절하였다.

다음으로 이 액정 셀에 주파수 30 Hz 의 교류 전압을 인가하면서 V-T 커브 (전압-투과율 곡선) 를 측정하여, 상대 투과율이 23 ％ 또는 100 ％ 가 되는 교류 전압을 구동 전압으로서 산출하였다. 액정 셀을 60 ℃ 로 승온시키고, 주파수 1 kHz 로 20 mV 의 구형파를 30 분간 인가하였다.

그 후 상대 투과율이 100 ％ 가 되는 교류 구동을 30 분간 인가하고, 그 사이 3 분마다 최소 오프셋 전압치를 측정하면서, 측정 개시부터 30 분후까지의 변화량을 초기 DC 축적량으로서 산출하였다.

또한, LED 백라이트 패널 상에 24 시간 방치하고, 상기와 동일한 요령으로 최소 오프셋 전압치를 측정하여 에이징 후 DC 축적량으로 하였다. 이러한 축적량과 초기 DC 축적량의 차분이 작을수록 백라이트 에이징 내성이 양호하다.

상기 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2 의 각 액정 배향제를 사용하는 액정 표시 소자에 대하여, 상기와 같이 실시한 DC 축적량의 평가 결과를 하기 표 2 에 나타낸다.

본 발명의 실시예 1, 2 의 액정 배향제를 사용하는 액정 표시 소자는, 백라이트 조사에 의한 DC 축적량의 변화가 작아 백라이트 에이징 내성이 양호한 것을 알 수 있다.

또한, 2018년 4월 9일에 출원된 일본 특허출원 2018-074928호의 명세서, 특허 청구의 범위, 도면, 및 요약서의 전체 내용을 여기에 인용하고, 본 발명의 명세서의 개시로서 도입하는 것이다.

Claims

하기 식 (1) 로 나타내는 구조를 갖는 디아민으로부터 얻어지는 중합체와 유기 용매를 함유하는 것을 특징으로 하는 액정 배향제.

(R¹ 은, 수소, 탄소수 1 ∼ 4 를 갖는, 알킬기, 알케닐기, 알콕시기, 플루오로알킬기, 플루오로알케닐기 혹은 플루오로알콕시기를 나타내고, 2 개의 R¹ 은, 동일하거나 상이해도 되지만, 그것들의 적어도 1 개는 수소가 아니다. * 는 다른 기에 결합하는 부위를 나타낸다. 벤젠 고리의 임의의 수소 원자는 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 된다.)
제 1 항에 있어서,
상기 중합체가, 상기 식 (1) 로 나타내는 구조를 갖는 디아민과 테트라카르복실산 2 무수물의 중축합물인 폴리이미드 전구체 및 그 이미드화물인 폴리이미드로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 중합체인, 액정 배향제.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 디아민이, 하기 식 (2-1), 식 (2-2), 또는 식 (2-3) 으로 나타내는, 액정 배향제.

(R¹ 의 정의는, 상기 식 (1) 과 동일하고, R² 는, 단결합 또는 하기 식 (3) 으로 나타내는 구조를 나타내고, n 은 1 ∼ 3 의 정수를 나타낸다. 벤젠 고리의 임의의 수소 원자는 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 된다.)

(R³은, 단결합, -O-, -COO-, -OCO-, -(CH₂)_l-, -O(CH₂)_mO-, -CONR-, 및 -NRCO- 로부터 선택되는 2 가의 유기기를 나타내고, k 는 1 ∼ 5 의 정수를 나타낸다. R 은 수소 또는 1 가의 유기기를 나타내고, l, m 은 1 ∼ 5 의 정수를 나타낸다. *₁ 은 식 (2-1) ∼ 식 (2-3) 중의 벤젠 고리와 결합하는 부위를 나타내고, *₂ 는 식 (2-1) ∼ 식 (2-3) 중의 아미노기와 결합하는 부위를 나타낸다.)
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 폴리이미드 전구체가 하기 식 (4) 로 나타내는, 액정 배향제.

(X¹ 은 테트라카르복실산 유도체에서 유래하는 4 가의 유기기이고, Y¹ 은 상기 식 (1) 로 나타내는 구조를 갖는 디아민에서 유래하는 2 가의 유기기이며, R⁵ 는 수소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기이다.)
제 4 항에 있어서,
상기 식 (4) 중, X¹ 이 하기 (A-1) ∼ (A-21) 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인, 액정 배향제.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 식 (4) 로 나타내는 구조 단위를 갖는 중합체가, 액정 배향제에 함유되는 전체 중합체에 대하여 10 몰％ 이상 함유되는, 액정 배향제.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유기 용매가, 4-하이드록시-4-메틸-2-펜타논 및 디에틸렌글리콜디에틸에테르로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하는, 액정 배향제.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 액정 배향제로부터 얻어지는 액정 배향막.
제 8 항에 기재된 액정 배향막을 구비하는 액정 표시 소자.
제 9 항에 있어서,
액정 표시 소자가 가로 전계 구동 방식인, 액정 표시 소자.
하기 식 (1) 로 나타내는 구조를 갖는 디아민과 테트라카르복실산 2 무수물의 중축합물인 폴리이미드 전구체 및 그 이미드화물인 폴리이미드로 이루어지는 군에서 선택되는 중합체.

(R¹ 은, 수소, 탄소수 1 ∼ 4 를 갖는, 알킬기, 알케닐기, 알콕시기, 플루오로알킬기, 플루오로알케닐기 혹은 플루오로알콕시기를 나타내고, 2 개의 R¹ 은, 동일하거나 상이해도 되지만, 그것들의 적어도 1 개는 수소가 아니다. * 는 다른 기에 결합하는 부위를 나타낸다. 벤젠 고리의 임의의 수소 원자는 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 된다.)
제 11 항에 있어서,
상기 디아민이, 하기 식 (2-1), 식 (2-2), 또는 식 (2-3) 으로 나타내는, 중합체.

(R¹ 의 정의는, 상기 식 (1) 과 동일하고, R² 는, 단결합 또는 하기 식 (3) 으로 나타내는 구조를 나타내고, n 은 1 ∼ 3 의 정수를 나타낸다. 벤젠 고리의 임의의 수소 원자는 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 된다.)

(R³은, 단결합, -O-, -COO-, -OCO-, -(CH₂)_l-, -O(CH₂)_mO-, -CONR-, 및 -NRCO- 로부터 선택되는 2 가의 유기기를 나타내고, k 는 1 ∼ 5 의 정수를 나타낸다. R 은 수소 또는 1 가의 유기기를 나타내고, l, m 은 1 ∼ 5 의 정수를 나타낸다. *₁ 은 식 (2-1) ∼ 식 (2-3) 중의 벤젠 고리와 결합하는 부위를 나타내고, *₂ 는 식 (2-1) ∼ 식 (2-3) 중의 아미노기와 결합하는 부위를 나타낸다.)
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
상기 폴리이미드 전구체가, 하기 식 (4) 로 나타내는 중합체.

(X¹ 은 테트라카르복실산 유도체에서 유래하는 4 가의 유기기이고, Y¹ 은 상기 식 (1) 로 나타내는 디아민에서 유래하는 2 가의 유기기이며, R⁵는 수소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기이다.)
제 13 항에 있어서,
상기 식 (6) 중, X¹ 이 하기 (A-1) ∼ (A-21) 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인, 중합체.
하기 식 (2-1), 식 (2-2), 또는 식 (2-3) 로 나타내는 디아민.

(R¹ 의 정의는, 상기 식 (1) 과 동일하고, R² 는, 단결합 또는 하기 식 (3) 으로 나타내는 구조를 나타내고, n 은 1 ∼ 3 의 정수를 나타낸다. 벤젠 고리의 임의의 수소 원자는 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 된다.)

(R³ 은, 단결합, -O-, -COO-, -OCO-, -(CH₂)_l-, -O(CH₂)_mO-, -CONR-, 및 -NRCO- 로부터 선택되는 2 가의 유기기를 나타내고 (k, l, m 은 1 내지 5 의 정수를 나타낸다), R 은 수소 또는 1 가의 유기기를 나타내고, *₁ 은 식 (2-1) ∼ 식 (2-3) 중의 벤젠 고리와 결합하는 부위를 나타내고, *₂ 는 식 (2-1) ∼ 식 (2-3) 중의 아미노기와 결합하는 부위를 나타낸다.)