JP2020507808A - 液晶配向剤用重合体、これを含む液晶配向剤、そしてこれを用いた液晶配向膜および液晶表示素子 - Google Patents

液晶配向剤用重合体、これを含む液晶配向剤、そしてこれを用いた液晶配向膜および液晶表示素子 Download PDF

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Abstract

本発明は、液晶配向性および電気的特性に優れ、液晶配向剤への使用に適した重合体、これを含む液晶配向剤、前記液晶配向剤から形成された液晶配向膜および前記液晶配向膜を含む液晶表示素子に関する。

Description

関連出願との相互参照
本出願は、2017年5月22日付の韓国特許出願第10−2017−0063088号および2017年11月13日付の韓国特許出願第10−2017−0150898号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。
本発明は、液晶配向性および電気的特性に優れ、液晶配向剤への使用に適した重合体、これを含む液晶配向剤、前記液晶配向剤から形成された液晶配向膜および前記液晶配向膜を含む液晶表示素子に関する。
液晶表示素子において、均一な輝度(brightness)と高いコントラスト比(contrast ratio)を得るためには液晶を均一に配向することが必須である。液晶配向剤は、液晶分子の配列に方向子(director)の役割を果たして、電場(electric field)によって液晶が動いて画像を形成する時、適当な方向決めをする。
従来の液晶配向剤としては、ポリイミド、ポリアミド、またはポリエステルなどが広く知られており、なかでも特に、ポリイミドは、耐熱性、液晶との親和性、機械的強度などに優れているため、多くの液晶表示素子で使用されている。
しかし、最近は、低電力ディスプレイに対する要求が増加するにつれ、液晶配向剤は、液晶の配向性という基本特性だけでなく、直流/交流電圧によって発生する残像、電圧保持率のような電気的な特性にも影響を及ぼしうることを見出し、よって、優れた液晶配向性と電気的特性を同時に実現できる液晶配向材料に対する開発の必要性が大きくなっている。
このために、液晶配向剤の製造に使用されるモノマーを変更したり、互いに異なる複数のモノマーを組み合わせる方法などにより、液晶配向剤の構造自体を変更して、物理的/化学的物性の改善をなそうとする多様な試みがあったが、まだ画期的な物性の改善には達していないのが現状である。
そのため、優れた液晶配向性および電気的特性を有する新たな液晶配向剤に対する開発が求められている。
本発明は、液晶配向性および電気的特性に優れ、液晶配向剤への使用に適した重合体を提供する。
また、本発明は、前記液晶配向剤用重合体を用いた液晶配向剤、液晶配向膜および液晶表示素子を提供する。
本明細書では、下記の化学式1で表される繰り返し単位、下記の化学式2で表される繰り返し単位、および下記の化学式3で表される繰り返し単位からなる群より選ばれた1種以上の繰り返し単位を含む、液晶配向剤用重合体が提供される。
[化学式1]
[化学式2]
[化学式3]
前記化学式1〜3において、RおよびRのうちの少なくとも1つは炭素数1〜10のアルキル基であり、残りは水素であり、X〜Xはそれぞれ独立して、4価の有機基であり、Y〜Yはそれぞれ独立して、下記の化学式4で表される2価の有機基であり、
[化学式4]
前記化学式4において、Aは15族元素であり、Rは水素、または炭素数1〜10のアルキル基であり、aは1〜3の整数であり、Z〜Zのうちの少なくとも1つは窒素であり、残りは炭素である。
以下、発明の具体的な実施形態による液晶配向剤用重合体、およびその製造方法についてより詳細に説明する。
本明細書において、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに包含できることを意味する。
本明細書において、「置換」という用語は、化合物内の水素原子の代わりに他の官能基が結合することを意味し、置換される位置は、水素原子の置換される位置つまり、置換基が置換可能な位置であれば限定せず、2以上置換される場合、2以上の置換基は、互いに同一であるか、異なっていてもよい。
本明細書において、「置換もしくは非置換の」という用語は、重水素;ハロゲン基;シアノ基;ニトロ基;ヒドロキシ基;カルボニル基;エステル基;イミド基;アミド基;アミノ基;カルボキシ基;スルホン酸基;スルホンアミド基;ホスフィンオキシド基;アルコキシ基;アリールオキシ基;アルキルチオキシ基;アリールチオキシ基;アルキルスルホキシ基;アリールスルホキシ基;シリル基;ホウ素基;アルキル基;シクロアルキル基;アルケニル基;アリール基;アルアルキル基;アルアルケニル基;アルキルアリール基;アリールホスフィン基;またはN、O、およびS原子のうちの1個以上を含むヘテロ環基からなる群より選ばれた1個以上の置換基で置換もしくは非置換であるか、前記例示された置換基のうち2以上の置換基が連結された置換もしくは非置換であることを意味する。例えば、「2以上の置換基が連結された置換基」は、ビフェニル基であってもよい。つまり、ビフェニル基は、アリール基であってもよく、2個のフェニル基が連結された置換基と解釈されてもよい。
本明細書において、
または
は、他の置換基に連結される結合を意味し、直接結合は、Lで表される部分に別途の原子が存在しないことを意味する。
本明細書において、アルキル基は、直鎖または分枝鎖であってもよく、炭素数は特に限定されないが、1〜10のものが好ましい。もう一つの実施形態によれば、前記アルキル基の炭素数は1〜6である。アルキル基の具体例としては、メチル、エチル、プロピル、n−プロピル、イソプロピル、ブチル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、sec−ブチル、1−メチル−ブチル、1−エチル−ブチル、ペンチル、n−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、tert−ペンチル、ヘキシル、n−ヘキシル、1−メチルペンチル、2−メチルペンチル、4−メチル−2−ペンチル、3,3−ジメチルブチル、2−エチルブチル、ヘプチル、n−ヘプチル、1−メチルヘキシル、シクロペンチルメチル、シクロヘキチルメチル、オクチル、n−オクチル、tert−オクチル、1−メチルヘプチル、2−エチルヘキシル、2−プロピルペンチル、n−ノニル、2,2−ジメチルヘプチル、1−エチル−プロピル、1,1−ジメチル−プロピル、イソヘキシル、2−メチルペンチル、4−メチルヘキシル、5−メチルヘキシルなどがあるが、これらに限定されない。
炭素数1〜10のフルオロアルキル基は、前記炭素数1〜10のアルキル基の1つ以上の水素がフッ素で置換されたものであってもよく、炭素数1〜10のフルオロアルコキシ基は、前記炭素数1〜10のアルコキシ基の1つ以上の水素がフッ素で置換されたものであってもよい。
ハロゲン(halogen)は、フッ素(F)、塩素(Cl)、臭素(Br)、またはヨウ素(I)であってもよい。
15族元素は、窒素(N)、リン(P)、砒素(As)、スズ(Sb)、またはビスマス(Bi)であってもよい。
窒素酸化物は、窒素原子と酸素原子とが結合した化合物であって、窒素酸化物官能基は、官能基内に窒素酸化物を含む官能基を意味する。前記窒素酸化物官能基の例を挙げると、ニトロ基(−NO)などを使用することができる。
そこで、本発明者らは、実験を通して、窒素原子を含有する特定構造のジアミン化合物を含む反応物から製造された前記化学式1〜3の繰り返し単位を含む液晶配向剤用重合体を用いると、高温で高い電圧保持率を有することができ、コントラスト比率の低下や残像現象を改善できることを確認して、発明を完成した。
具体的には、発明の一実施形態によれば、前記化学式1で表される繰り返し単位、前記化学式2で表される繰り返し単位、および前記化学式3で表される繰り返し単位からなる群より選ばれた1種以上の繰り返し単位を含む液晶配向剤用重合体が提供できる。
具体的には、一実施形態による重合体は、前記化学式1〜3の繰り返し単位を含む。前記化学式1〜3の繰り返し単位において、X〜Xは、上述のように多様な4価の有機基であってもよく、Y〜Yは、上述のように多様な2価の有機基であってもよい。
前記Y〜Yは、前記化学式4で表される2価の有機基と定義され、上述した効果を発現できる多様な構造の液晶配向剤用重合体を提供することができる。
[化学式4]
前記化学式4において、Aは15族元素であり、Rは水素、または炭素数1〜10のアルキル基であり、aは1〜3の整数であり、Z〜Zのうちの少なくとも1つ、つまり、1つ以上が窒素であり、残りは炭素である。
前記15族元素は、窒素(N)、リン(P)、砒素(As)、スズ(Sb)、またはビスマス(Bi)であってもよい。前記Rは、前記Aに結合する官能基であって、aで表される数字の個数だけA元素に結合することができる。好ましくは、前記化学式4において、Aは窒素であり、Rは水素であり、aは1であってもよい。
一方、前記化学式4において、Z〜Zのうちの少なくとも1つは窒素であり、残りは炭素を満足することによって、前記窒素原子によって、前記化学式4は、中心点または中心線を基準に対称をなさない非対称構造をなすことができる。前記化学式4は、液晶配向剤用重合体の形成に使用される前駆体のジアミンに由来する繰り返し単位であって、後述のように非対称ジアミンを使用することによると考えられる。
従来知られた液晶配向剤用重合体分野において、非対称ジアミンまたはこれに由来する繰り返し単位に関する構成およびそれによる効果を全く認知していないという点から、前記化学式4の繰り返し単位とその前駆体のジアミン化合物は新規なものと考えられる。
より具体的には、前記化学式4において、Z〜Zのうちの1つが窒素であり、残りは炭素であってもよく、前記化学式4において、ZまたはZのうちの1つが窒素であり、残りは炭素であり、ZおよびZは炭素であってもよい。つまり、前記化学式4において、Z〜Zが含まれている芳香族環は、ピリジン(pyridine)構造を有することができる。これにより、前記一実施形態の液晶配向剤用重合体が適用された液晶ディスプレイ素子は、高い電圧保持率および液晶配向性を実現することができる。
これに対し、2個の芳香族環化合物が2級アミン基または3級アミン基なしに単一結合で結合する場合、液晶配向剤の輝度変動率が増加して残像特性が不良であり、電圧保持率が顕著に減少する技術的問題が発生しうる。
また、2級アミン基または3級アミン基を介して結合する2個の芳香族環化合物それぞれが窒素原子を含まない場合、アミンと酸無水物との反応から形成されるポリアミック酸またはポリアミック酸エステルに対してイミド化反応を進行させても、(例えば、230℃熱処理により)十分なイミド化反応の進行ができないことによって、最終液晶配向膜内でイミド化率が減少する限界がある。
また、前記化学式4で表される官能基は、2個の芳香族環化合物、好ましくは、ヘテロ芳香族環化合物および芳香族環化合物それぞれにアミン基および水素のみが結合しているだけで、その他の置換基が導入されないことを特徴とし、ヘテロ芳香族環化合物または芳香族環化合物に置換基、例えば、フルオロアルキル基が導入される場合、輝度変動率が増加して残像特性が不良であり、電圧保持率が顕著に減少する技術的問題が発生しうる。
また、前記化学式4は、下記の化学式4−1、化学式4−2、および化学式4−3からなる群より選ばれた1種以上の官能基を含むことができる。
[化学式4−1]
[化学式4−2]
[化学式4−3]
前記化学式4−1、化学式4−2、および化学式4−3に記載のA、R、a、Z、Z、Z、Zに関する内容は、前記化学式4で述べた内容を含む。
このように、前記化学式4の繰り返し単位が、化学式4−1、化学式4−2、および化学式4−3からなる群より選ばれた1種以上の官能基を含むことによって、より優れた液晶配向性を実現することができる。
一方、前記X〜Xはそれぞれ独立して、下記の化学式5に記載の4価の有機基を含むことができる。つまり、前記X〜Xはそれぞれ独立して、下記の化学式5に記載の4価の有機基のうちのいずれか1つに相当できる。
[化学式5]
前記化学式5において、R〜Rはそれぞれ独立して、水素、または炭素数1〜10のアルキル基であり、Lは直接結合、−O−、−CO−、−S−、−SO−、−SO−、−CR1011−、−CONH−、−COO−、−(CH−、−O(CHO−、−COO−(CH−OCO−、フェニレン、またはこれらの組み合わせからなる群より選ばれたいずれか1つであり、R10およびR11はそれぞれ独立して、水素、炭素数1〜10のアルキル基、または炭素数1〜10のフルオロアルキル基であり、bは1〜10の整数である。
より好ましくは、前記X〜Xはそれぞれ独立して、ピロメリット酸ジ無水物(pyromellitic dianhydride、PMDA)に由来する下記の化学式5−1の有機基;3,3',4,4'−ビフェニルテトラカルボン酸ジ無水物(3,3',4,4'−Biphenyl Tetracarboxylic Acid Dianhydride、BPDA)に由来する下記の化学式5−2の有機基;1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸ジ無水物(1,2,4,5−Cyclohexanetetracarboxylic Dianhydride、HPMDA)に由来する下記の化学式5−3の有機基;または1,3−ジメチル−シクロブタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸ジ無水物(DMCBDA)に由来する下記の化学式5−4の有機基であってもよい。
[化学式5−1]
[化学式5−2]
[化学式5−3]
[化学式5−4]
前記重合体は、前記化学式1、化学式2、および化学式3で表される繰り返し単位中、イミド繰り返し単位である化学式1で表される繰り返し単位を、全体繰り返し単位に対して、0モル%〜80モル%、好ましくは0.1モル%〜65モル%含むことができる。
上述のように、前記化学式1で表されるイミド繰り返し単位を特定含有量含む重合体を用いると、前記重合体がすでにイミド化されたイミド繰り返し単位を一定含有量含むので、高温の熱処理工程を省略し、直に光を照射しても配向性と安定性に優れた液晶配向膜を製造することができる。
万一、化学式1で表される繰り返し単位が前記含有量範囲より少なく含まれると、十分な配向特性を示さず、配向安定性が低下することがあり、前記化学式1で表される繰り返し単位の含有量が前記範囲を超えると、溶解度が低くなってコーティング可能な安定した配向液を製造しにくい問題が現れることがある。これにより、前記化学式1で表される繰り返し単位を上述した含有量範囲で含む方が、保管安定性、電気的特性、配向特性および配向安定性がすべて優れた液晶配向剤用重合体を提供できて、好ましい。
また、前記化学式2で表される繰り返し単位、または化学式3で表される繰り返し単位は、目的の特性に応じて適切な含有量で含まれる。
具体的には、前記化学式2で表される繰り返し単位は、前記化学式1〜3で表される全体繰り返し単位に対して、0モル%〜50モル%、好ましくは0.1モル%〜30モル%含まれる。前記化学式2で表される繰り返し単位は、光照射後、高温熱処理工程中にイミドに転換される比率が低いため、前記範囲を超える場合、全体的なイミド化率が不足して配向安定性が低下することがある。したがって、前記化学式2で表される繰り返し単位は、上述した範囲内で適切な溶解度を示し、工程特性に優れていながらも高いイミド化率を実現可能な液晶配向剤用重合体を提供することができる。
そして、前記化学式3で表される繰り返し単位は、前記化学式1〜3で表される全体繰り返し単位に対して、10モル%〜100モル%、好ましくは30モル%〜99.8モル%含まれる。この範囲内で優れたコーティング性を示し、工程特性に優れていながらも高いイミド化率を実現可能な液晶配向剤用重合体を提供することができる。
一方、前記一実施形態の液晶配向剤用重合体は、下記の化学式11で表される繰り返し単位、下記の化学式12で表される繰り返し単位、および下記の化学式13で表される繰り返し単位からなる群より選ばれた1種以上の繰り返し単位をさらに含んでもよい。
[化学式11]
[化学式12]
[化学式13]
前記化学式11〜13において、
およびRのうちの少なくとも1つは炭素数1〜10のアルキル基であり、残りは水素であり、
〜Xはそれぞれ独立して、4価の有機基であり、
〜Yはそれぞれ独立して、下記の化学式14で表される2価の有機基であり、
[化学式14]
前記化学式14において、
およびRはそれぞれ独立して、水素、ハロゲン、シアノ、C1−10アルキル、C2−10アルケニル、C1−10アルコキシ、C1−10フルオロアルキル、またはC1−10フルオロアルコキシであり、
pおよびqはそれぞれ独立して、0〜4の整数であり、
は単結合、−O−、−CO−、−S−、−SO−、−C(CH−、−C(CF−、−CONH−、−COO−、−(CH−、−O(CHO−、−O(CH−、−NH−、−NH(CH−NH−、−NH(CHO−、−OCH−C(CH−CHO−、−COO−(CH−OCO−、または−OCO−(CH−COO−であり、
zは1〜10の整数であり、
kおよびmはそれぞれ独立して、0〜3、または1〜3の整数であり、
nは0〜3の整数である。
前記化学式14において、RまたはRで置換されていない炭素には水素が結合してもよいし、pおよびqはそれぞれ独立して、0〜4、または1〜4、または2〜4の整数であり、pまたはqが2〜4の整数の時、複数のRまたはRは同一であるか、互いに異なる置換基であってもよい。
そして、前記化学式4において、kおよびmはそれぞれ独立して、0〜3、または1〜3の整数であってもよく、nは0〜3、または1〜3の整数であってもよい。
より具体的には、前記化学式14は、下記の化学式15または化学式16であってもよい。
[化学式15]
[化学式16]
前記化学式16において、Dは直接結合、−O−、−SO−、または−C(R)(R)−であり、ここで、RおよびRはそれぞれ独立して、水素、または炭素数1〜10のアルキル基である。
好ましくは、前記化学式15は、下記の化学式17であってもよい。
[化学式17]
また、前記化学式16は、下記の化学式18であってもよい。
[化学式18]
前記化学式18において、Dは−O−、または−CH−である。
前記X〜Xはそれぞれ独立して、下記の化学式5に記載の4価の有機基を含むことができる。
[化学式5]
前記化学式5において、R〜R14はそれぞれ独立して、水素、または炭素数1〜10のアルキル基であり、Lは直接結合、−O−、−CO−、−S−、−SO−、−SO−、−CR1516−、−CONH−、−COO−、−(CH−、−O(CHO−、−COO−(CH−OCO−、フェニレン、またはこれらの組み合わせからなる群より選ばれたいずれか1つであり、R15およびR16はそれぞれ独立して、水素、炭素数1〜10のアルキル基、または炭素数1〜10のフルオロアルキル基であり、bは1〜10の整数である。
この時、前記化学式1で表される繰り返し単位、前記化学式2で表される繰り返し単位、および前記化学式3で表される繰り返し単位からなる群より選ばれた1種以上の繰り返し単位と、前記化学式11で表される繰り返し単位、前記化学式12で表される繰り返し単位、および前記化学式13で表される繰り返し単位からなる群より選ばれた1種以上の繰り返し単位との間のモル比率は、1:100〜100:1であってもよい。
また、前記一実施形態の液晶配向剤用重合体は、下記の化学式21で表される繰り返し単位、下記の化学式22で表される繰り返し単位、および下記の化学式23で表される繰り返し単位からなる群より選ばれた1種以上の繰り返し単位をさらに含んでもよい。
[化学式21]
[化学式22]
[化学式23]
前記化学式21〜23において、R21およびR22のうちの少なくとも1つは炭素数1〜10のアルキル基であり、残りは水素であり、X21〜X23は前記化学式1〜3のX〜Xと異なるか、前記化学式11〜13のX〜Xと異なるか、前記化学式1〜3のX〜Xおよび前記化学式11〜13のX〜Xと異なり、それぞれ独立して、前記化学式5で表される4価の有機基であり、Y21〜Y23はそれぞれ独立して、前記化学式4で表される2価の有機基、または前記化学式14で表される2価の有機基である。
前記液晶配向剤用重合体の重量平均分子量が1000g/mol〜200,000g/molであってもよい。重量平均分子量は、GPC法によって測定したポリスチレン換算の重量平均分子量を意味する。前記GPC法によって測定したポリスチレン換算の重量平均分子量を測定する過程では、通常知られた分析装置と示差屈折検出器(Refractive Index Detector)などの検出器および分析用カラムを用いることができ、通常適用される温度条件、溶媒、flow rateを適用することができる。前記測定条件の具体例として、30℃の温度、クロロホルム溶媒(Chloroform)、および1mL/minのflow rateが挙げられる。
このような重合体は、液晶配向剤に使用され、優れた安定性および信頼性を実現する液晶配向膜を提供することができる。
前記液晶配向剤用重合体を製造する方法の例は大きく限定されるものではなく、例えば、下記の化学式6のヘテロ芳香族化合物を下記の化学式7の芳香族化合物と反応させて、下記の化学式8の化合物を製造する段階;前記化学式8の化合物を還元させて、下記の化学式9のジアミンを製造する段階;前記化学式9のジアミンをテトラカルボン酸あるいはその無水物と反応させる段階;および下記テトラカルボン酸あるいはその無水物との反応結果物をイミド化する段階を含む液晶配向剤用重合体の製造方法を使用することができる。
[化学式6]
前記化学式6において、R21はハロゲン元素であり、R22は窒素酸化物官能基であり、
〜Zのうちの少なくとも1つは窒素であり、残りは炭素であり、
[化学式7]
前記化学式7において、Aは15族元素であり、Rは水素、または炭素数1〜10のアルキル基であり、qは2〜4の整数であり、R23はアミノ基または窒素酸化物官能基であり、
[化学式8]
[化学式9]
好ましくは、前記化学式6において、R21は塩素元素であり、R22はニトロ基であり、
またはZのうちの1つは窒素であり、残りは炭素であり、ZおよびZは炭素であってもよい。つまり、前記化学式6の好ましい例としては、2−クロロ−5−ニトロピリジン、2−クロロ−4−ニトロピリジンなどが挙げられる。
また、好ましくは、前記化学式7において、Aは窒素元素であり、Rは水素であり、qは2であり、R23はアミノ基であってもよい。つまり、前記化学式7の好ましい例としては、パラフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミンなどが挙げられる。
具体的には、前記化学式8の化合物を製造する段階では、前記化学式6のヘテロ芳香族化合物を前記化学式7の芳香族化合物との反応により、前記化学式8の化合物を製造することができる。具体的には、前記化学式6のヘテロ芳香族化合物に含まれているR21のハロゲン元素が、化学式7の芳香族化合物に含まれているAの15族元素で置換される反応が行われる。
前記反応は、3級アミン触媒によって、常温で6時間〜15時間進行する緩やかな条件で50%以上の高い収率で行われる。前記反応は、従来知られた多様な有機溶媒の存在下で行われ、前記有機溶媒の具体例としては、エチルアセテート、テトラヒドロフラン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、N−メチルカプロラクタム、2−ピロリドン、N−エチルピロリドン、N−ビニルピロリドン、ジメチルスルホキシド、テトラメチルウレア、ピリジン、ジメチルスルホン、ヘキサメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、3−メトキシ−N,N−ジメチルプロパンアミド、3−エトキシ−N,N−ジメチルプロパンアミド、3−ブトキシ−N,N−ジメチルプロパンアミド、1,3−ジメチル−イミダゾリジノン、エチルアミルケトン、メチルノニルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソアミルケトン、メチルイソプロピルケトン、シクロヘキサノン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジグリム、または4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノンなどが挙げられる。これらは、単独で使用されてもよく、混合して使用されてもよい。
前記化学式6において、R21はハロゲン元素であり、R22は窒素酸化物官能基であり、Z〜Zのうちの少なくとも1つは窒素であり、残りは炭素であってもよい。より具体的には、前記化学式4において、Z〜Zのうちの1つが窒素であり、残りは炭素であってもよく、前記化学式4において、ZまたはZのうちの1つが窒素であり、残りは炭素であり、ZおよびZは炭素であってもよい。また、好ましくは、前記化学式6において、R21は塩素であり、R22はニトロ基であってもよい。
前記化学式7において、Aは15族元素であり、Rは水素、または炭素数1〜10のアルキル基であり、qは2〜4の整数であり、R23はアミノ基または窒素酸化物官能基であってもよい。好ましくは、前記化学式7において、Aは窒素であり、Rは水素、qは2、R23はアミノ基であってもよい。
前記窒素酸化物官能基において、窒素酸化物は、窒素原子と酸素原子とが結合した化合物であって、窒素酸化物官能基は、官能基内に窒素酸化物を含む官能基を意味する。前記窒素酸化物官能基の例を挙げると、ニトロ基(−NO)などを使用することができる。
前記15族元素は、窒素(N)、リン(P)、砒素(As)、スズ(Sb)、またはビスマス(Bi)であってもよい。前記Rは、前記Aに結合する官能基であって、qで表される数字の個数だけA元素に結合してもよい。
このように製造された前記化学式8の化合物は、還元反応により、化学式9のジアミン化合物を製造することができる。具体的には、前記化学式8の化合物に含まれているR22の窒素酸化物官能基が、還元条件で還元されて1次アミノ基に還元されることによって、ジアミン化合物が合成される。
前記還元反応は、パラジウム/炭素触媒によって、常温で10〜15時間進行する緩やかな条件で80%以上の高い収率で行われる。前記反応は、従来知られた多様な有機溶媒の存在下で行われ、前記有機溶媒の具体例としては、エチルアセテート、テトラヒドロフラン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、N−メチルカプロラクタム、2−ピロリドン、N−エチルピロリドン、N−ビニルピロリドン、ジメチルスルホキシド、テトラメチルウレア、ピリジン、ジメチルスルホン、ヘキサメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、3−メトキシ−N,N−ジメチルプロパンアミド、3−エトキシ−N,N−ジメチルプロパンアミド、3−ブトキシ−N,N−ジメチルプロパンアミド、1,3−ジメチル−イミダゾリジノン、エチルアミルケトン、メチルノニルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソアミルケトン、メチルイソプロピルケトン、シクロヘキサノン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジグリム、または4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノンなどが挙げられる。これらは、単独で使用されてもよく、混合して使用されてもよい。
前記化学式8、化学式9に記載のA、R、q、Z、Z、Z、Z、R22、R23に関する内容は、前記化学式6および7で述べた内容を含む。
前記段階により製造された化学式9のジアミンを、ポリアミック酸の製造に通常使用されるテトラカルボン酸あるいはその無水物、例えば、ピロメリット酸ジ無水物(pyromellitic dianhydride、PMDA)、3,3',4,4'−ビフェニルテトラカルボン酸ジ無水物(3,3',4,4'−Biphenyl Tetracarboxylic Acid Dianhydride、BPDA)、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸ジ無水物(1,2,4,5−Cyclohexanetetracarboxylic Dianhydride、HPMDA)、1,3−ジメチル−シクロブタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸ジ無水物(DMCBDA)、またはこれらの2種以上の混合物などと反応させて、アミック酸、アミック酸エステル、またはその混合物からなる重合体を製造することができる。
あるいは必要に応じて、前記段階により製造された化学式9のジアミンのほか、一般に液晶配向剤関連分野で広く知られた多様な種類のジアミン化合物、例えば、p−フェニレンジアミン、4,4−オキシジアニリン、4,4'−メチレンジアニリンなどを混合して、アミック酸、アミック酸エステル、またはその混合物を製造することができる。
前記反応条件は、本発明の属する技術分野で知られたポリアミック酸の製造条件を参照して適切に調節可能である。そして、得られたアミック酸、アミック酸エステル、またはその混合物をイミド化して、上述した化学式1〜3の繰り返し単位を有する重合体を製造することができる。
一方、発明の他の実施形態によれば、前記重合体を含む液晶配向剤が提供される。
前記液晶配向剤は、上述した重合体を含むことによって、焼成工程および保管中に高分子分解反応による安定性および信頼性の低下を効果的に抑制し、優れたコーティング性を示すと同時に優れたイミド転換率を示すことができる。
このような液晶配向剤は、上述した重合体を含むことを除けば、本発明の属する技術分野で知られている多様な方法により提供可能である。
非制限的な例として、上述した重合体を有機溶媒に溶解または分散させて液晶配向剤を提供することができる。
前記有機溶媒の具体例としては、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、N−メチルカプロラクタム、2−ピロリドン、N−エチルピロリドン、N−ビニルピロリドン、ジメチルスルホキシド、テトラメチルウレア、ピリジン、ジメチルスルホン、ヘキサメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、3−メトキシ−N,N−ジメチルプロパンアミド、3−エトキシ−N,N−ジメチルプロパンアミド、3−ブトキシ−N,N−ジメチルプロパンアミド、1,3−ジメチル−イミダゾリジノン、エチルアミルケトン、メチルノニルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソアミルケトン、メチルイソプロピルケトン、シクロヘキサノン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジグリム、および4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノンなどが挙げられる。これらは、単独で使用されてもよく、混合して使用されてもよい。
また、前記液晶配向剤は、重合体および有機溶媒のほか、他の成分を追加的に含んでもよい。非制限的な例として、液晶配向剤が塗布された時、膜厚さの均一性や表面平滑性を向上させたり、あるいは液晶配向膜と基板との密着性を向上させたり、あるいは液晶配向膜の誘電率や導電性を変化させたり、あるいは液晶配向膜の緻密性を増加させることが可能な添加剤が追加的に含まれる。このような添加剤としては、各種溶媒、界面活性剤、シラン系化合物、誘電体、または架橋性化合物などが例示される。
一方、発明のさらに他の実施形態によれば、上述した液晶配向剤を含む液晶配向膜が提供される。
前記で液晶配向膜が液晶配向剤を含むというのは、液晶配向膜が液晶配向剤それ自体を含んだり、あるいは液晶配向膜が液晶配向剤の化学的反応により得られた生成物(例えば、硬化物)を含むことをすべて意味する。
前記液晶配向膜は、上述した液晶配向剤を用いることを除けば、本発明の属する技術分野で知られている多様な方法により形成される。
一例として、上述した液晶配向剤を基板に塗布して塗膜を形成する段階(段階1);前記塗膜を乾燥する段階(段階2);前記乾燥段階直後の塗膜に光を照射したり、ラビング処理して配向処理する段階(段階3);および前記配向処理された塗膜を熱処理して硬化する段階(段階4)を含む、液晶配向膜の製造方法を使用することができる。
前記段階1は、上述した液晶配向剤を基板に塗布して塗膜を形成する段階である。
前記液晶配向剤を基板に塗布する方法は特に制限されず、例えば、スクリーン印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、インクジェットなどの方法が使用可能である。
そして、前記液晶配向剤は、有機溶媒に溶解または分散させたものであってもよい。前記有機溶媒の具体例としては、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、N−メチルカプロラクタム、2−ピロリドン、N−エチルピロリドン、N−ビニルピロリドン、ジメチルスルホキシド、テトラメチルウレア、ピリジン、ジメチルスルホン、ヘキサメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、3−メトキシ−N,N−ジメチルプロパンアミド、3−エトキシ−N,N−ジメチルプロパンアミド、3−ブトキシ−N,N−ジメチルプロパンアミド、1,3−ジメチル−イミダゾリジノン、エチルアミルケトン、メチルノニルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソアミルケトン、メチルイソプロピルケトン、シクロヘキサノン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジグリム、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテートなどが挙げられる。これらは、単独で使用されてもよく、混合して使用されてもよい。
また、前記液晶配向剤は、有機溶媒のほか、他の成分を追加的に含んでもよい。非制限的な例として、前記液晶配向剤が塗布された時、膜厚さの均一性や表面平滑性を向上させたり、あるいは液晶配向膜と基板との密着性を向上させたり、あるいは液晶配向膜の誘電率や導電性を変化させたり、あるいは液晶配向膜の緻密性を増加させることが可能な添加剤が追加的に含まれる。このような添加剤としては、各種溶媒、界面活性剤、シラン系化合物、誘電体、または架橋性化合物などが例示される。
前記段階2は、前記液晶配向剤を基板に塗布して形成された塗膜を乾燥する段階である。
前記塗膜を乾燥する段階は、塗膜の加熱、真空蒸発などの方法を使用することができ、50℃〜150℃、または60℃〜140℃で行われることが好ましい。
前記段階3は、前記乾燥段階直後の塗膜に光を照射したり、ラビング処理して配向処理する段階である。
本明細書において、前記「乾燥段階直後の塗膜」は、乾燥段階の後に乾燥段階以上の温度で熱処理する段階の進行なしに直に光照射することを意味し、熱処理以外の他の段階は付加が可能である。
より具体的には、従来のポリアミック酸またはポリアミック酸エステルを含む液晶配向剤を用いて液晶配向膜を製造する場合には、ポリアミック酸のイミド化のために必須として高温の熱処理を進行させた後、光を照射する段階を含むが、上述した一実施形態の液晶配向剤を用いて液晶配向膜を製造する場合には、前記熱処理段階を含まず、直に光を照射して配向処理した後、配向処理された塗膜を熱処理して硬化することによって、配向膜を製造することができる。
そして、前記配向処理する段階において、光照射は、150nm〜450nm波長の偏光した紫外線を照射するものであってもよい。この時、露光の強度は、液晶配向剤用重合体の種類によって異なり、10mJ/cm〜10J/cmのエネルギー、好ましくは30mJ/cm〜2J/cmのエネルギーを照射することができる。
前記紫外線としては、石英ガラス、ソーダライムガラス、ソーダライムフリーガラスなどの透明基板の表面に誘電異方性の物質がコーティングされた基板を用いた偏光装置、微細にアルミニウムまたは金属ワイヤが蒸着された偏光板、または石英ガラスの反射によるブルースター偏光装置などを通過または反射する方法で偏光処理された紫外線の中から選ばれた偏光紫外線を照射して配向処理をする。この時、偏光した紫外線は、基板面に垂直に照射することもでき、特定の角度に入射角を傾斜して照射することもできる。このような方法によって、液晶分子の配向能力が塗膜に与えられる。
また、前記配向処理する段階において、ラビング処理は、ラビング布を用いる方法を使用することができる。より具体的には、前記ラビング処理は、金属ローラにラビング布の生地を付けたラビングローラを回転させながら、熱処理段階後の塗膜の表面を一方向にラビングすることができる。
前記段階4は、前記配向処理された塗膜を熱処理して硬化する段階である。
前記配向処理された塗膜を熱処理して硬化する段階は、従来のポリアミック酸またはポリアミック酸エステルを含む液晶配向剤用重合体を用いて液晶配向膜を製造する方法においても、光照射後に実施する段階で、液晶配向剤を基板に塗布し、光を照射する前に、または光を照射しながら液晶配向剤をイミド化させるために実施する熱処理段階とは区分される。
この時、前記熱処理は、ホットプレート、熱風循環炉、赤外線炉などの加熱手段によって実施され、150℃〜300℃、または180℃〜250℃で行われることが好ましい。
一方、前記塗膜を乾燥する段階(段階2)の後に、必要に応じて、前記乾燥段階直後の塗膜に乾燥段階以上の温度で熱処理する段階をさらに含んでもよい。前記熱処理は、ホットプレート、熱風循環炉、赤外線炉などの加熱手段によって実施され、150℃〜250℃で行われることが好ましい。この過程で液晶配向剤をイミド化させることができる。
つまり、前記液晶配向膜の製造方法は、上述した液晶配向剤を基板に塗布して塗膜を形成する段階(段階1);前記塗膜を乾燥する段階(段階2);前記乾燥段階直後の塗膜に乾燥段階以上の温度で熱処理する段階(段階3);前記熱処理された塗膜に光を照射したり、ラビング処理して配向処理する段階(段階4)、および前記配向処理された塗膜を熱処理して硬化する段階(段階5)を含むことができる。
一方、発明のさらに他の実施形態によれば、上述した液晶配向膜を含む液晶表示素子が提供される。
前記液晶配向膜は、公知の方法により液晶セルに導入されてもよいし、前記液晶セルは同様に、公知の方法により液晶表示素子に導入されてもよい。前記液晶配向膜は、前記化学式1〜3の繰り返し単位を含む重合体から製造され、優れた諸物性とともに優れた安定性を実現することができる。これにより、高い信頼度を示すことができる液晶表示素子を提供する。
本発明によれば、液晶配向性および電気的特性に優れた液晶配向剤用重合体、およびその製造方法が提供できる。
発明を下記の実施例でより詳細に説明する。ただし、下記の実施例は本発明を例示するものに過ぎず、本発明の内容が下記の実施例によって限定されるのではない。
<製造例1〜3:ジアミンの製造>
製造例1
18.3g(100mmol)の2−クロロ−5−ニトロピリジン(2−chloro−5−nitropyridine、化合物1)、12.5g(98.6mmol)のパラフェニレンジアミン(p−PDA、化合物2)を200mLのジメチルスルホキシド(Dimethylsulfoxide、DMSO)に完全に溶かした後、23.4g(200mmol)のトリエチルアミン(trimethylamine、TEA)を添加し、常温で12時間撹拌した。反応が終結すると、反応物を500mLの水の入った容器に投入し、1時間撹拌した。これをろ過して得られた固体を200mLの水と200mLのエタノールで洗浄して、16g(61.3mmol)の化合物3を合成した。(収率:60%)
前記化合物3をエチルアセテート(ethyl acetate、EA)とTHFとを1:1で混合した200mLの溶液に溶かした後、0.8gのパラジウム(Pd)/炭素(C)を投入し、水素環境下で12時間撹拌した。反応終了後、セライトパッドにろ過したろ液を濃縮して、11gの化合物4のジアミンを製造した。(収率:89%)
製造例2
前記パラフェニレンジアミン(p−PDA、化合物2)の代わりにメタフェニレンジアミン(m−PDA)を用いたことを除けば、前記製造例1と同様の方法で製造例2のジアミンを製造した。
製造例3
前記2−クロロ−5−ニトロピリジン(2−chloro−5−nitropyridine、化合物1)の代わりに2−クロロ−4−ニトロピリジン(2−chloro−4−nitropyridine)を用いたことを除けば、前記製造例1と同様の方法で製造例3のジアミンを製造した。
<合成例および比較合成例:液晶配向剤用重合体の合成>
合成例1:液晶配向用重合体P−1
前記製造例1で製造されたジアミン19.743g(0.099mmol)を無水N−メチルピロリドン(anhydrous N−methyl pyrrolidone:NMP)225.213gに完全に溶かした。
そして、ice bath下、ピロメリット酸ジ無水物(pyromellitic dianhydride、PMDA)20.0g(0.092mmol)を前記溶液に添加して、常温で16時間撹拌して、液晶配向用重合体P−1を製造した。GPCにより前記重合体P−1の分子量を確認した結果、重量平均分子量(Mw)が27,000g/molであった。
合成例2:液晶配向用重合体P−2
前記製造例1で製造されたジアミン14.637g(0.073mmol)を無水N−メチルピロリドン(anhydrous N−methyl pyrrolidone:NMP)225.213gに完全に溶かした。
そして、ice bath下、3,3',4,4'−ビフェニルテトラカルボン酸ジ無水物(3,3',4,4'−Biphenyl Tetracarboxylic Acid Dianhydride、BPDA)20.0g(0.068mmol)を前記溶液に添加して、常温で16時間撹拌して、液晶配向用重合体P−2を製造した。GPCにより前記重合体P−2の分子量を確認した結果、重量平均分子量(Mw)が24,000g/molであった。
合成例3:液晶配向用重合体P−3
前記製造例1で製造されたジアミン19.211g(0.096mmol)を無水N−メチルピロリドン(anhydrous N−methyl pyrrolidone:NMP)222.194gに完全に溶かした。
そして、ice bath下、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸ジ無水物(1,2,4,5−Cyclohexanetetracarboxylic Dianhydride、HPMDA)20.0g(0.089mmol)を前記溶液に添加して、常温で16時間撹拌して、液晶配向用重合体P−3を製造した。GPCにより前記重合体P−3の分子量を確認した結果、重量平均分子量(Mw)が26,500g/molであった。
合成例4:液晶配向用重合体P−4
前記製造例1で製造されたジアミン1.974g(0.01mmol)、p−フェニレンジアミン(p−phenylenediamine、p−PDA)9.596g(0.089mmol)を無水N−メチルピロリドン(anhydrous N−methyl pyrrolidone:NMP)178.897gに完全に溶かした。
そして、ice bath下、ピロメリット酸ジ無水物(pyromellitic dianhydride、PMDA)20.0g(0.092mmol)を前記溶液に添加して、常温で16時間撹拌して、液晶配向用重合体P−4を製造した。GPCにより前記重合体P−4の分子量を確認した結果、重量平均分子量(Mw)が24,500g/molであった。
合成例5:液晶配向用重合体P−5
前記製造例1で製造されたジアミン9.872g(0.049mmol)、p−フェニレンジアミン(p−phenylenediamine、p−PDA)5.331g(0.049mmol)を無水N−メチルピロリドン(anhydrous N−methyl pyrrolidone:NMP)199.482gに完全に溶かした。
そして、ice bath下、ピロメリット酸ジ無水物(pyromellitic dianhydride、PMDA)20.0g(0.092mmol)を前記溶液に添加して、常温で16時間撹拌して、液晶配向用重合体P−5を製造した。GPCにより前記重合体P−5の分子量を確認した結果、重量平均分子量(Mw)が27,500g/molであった。
合成例6:液晶配向用重合体P−6
前記製造例1で製造されたジアミン1.974g(0.01mmol)、4,4−オキシジアニリン(4,4'−oxydianiline、ODA)17.768g(0.089mmol)を無水N−メチルピロリドン(anhydrous N−methyl pyrrolidone:NMP)225.208gに完全に溶かした。
そして、ice bath下、ピロメリット酸ジ無水物(pyromellitic dianhydride、PMDA)20.0g(0.092mmol)を前記溶液に添加して、常温で16時間撹拌して、液晶配向用重合体P−6を製造した。GPCにより前記重合体P−6の分子量を確認した結果、重量平均分子量(Mw)が28,500g/molであった。
合成例7:液晶配向用重合体P−7
前記製造例1で製造されたジアミン9.872g(0.049mmol)、4,4'−オキシジアニリン(4,4'−oxydianiline、ODA)9.871g(0.049mmol)を無水N−メチルピロリドン(anhydrous N−methyl pyrrolidone:NMP)225.21gに完全に溶かした。
そして、ice bath下、ピロメリット酸ジ無水物(pyromellitic dianhydride、PMDA)20.0g(0.092mmol)を前記溶液に添加して、常温で16時間撹拌して、液晶配向用重合体P−7製造した。GPCにより前記重合体P−7の分子量を確認した結果、重量平均分子量(Mw)が27,000g/molであった。
合成例8:液晶配向用重合体P−8
前記製造例1で製造されたジアミン1.974g(0.01mmol)、4,4'−メチレンジアニリン(4,4'−Methylenedianiline、MDA)17.593g(0.089mmol)を無水N−メチルピロリドン(anhydrous N−methyl pyrrolidone:NMP)224.218gに完全に溶かした。
そして、ice bath下、ピロメリット酸ジ無水物(pyromellitic dianhydride、PMDA)20.0g(0.092mmol)を前記溶液に添加して、常温で16時間撹拌して、液晶配向用重合体P−8を製造した。GPCにより前記重合体P−8の分子量を確認した結果、重量平均分子量(Mw)が29,500g/molであった。
合成例9:液晶配向用重合体P−9
前記製造例1で製造されたジアミン9.872g(0.049mmol)、4,4'−メチレンジアニリン(4,4'−Methylenedianiline、MDA)9.774g(0.049mmol)を無水N−メチルピロリドン(anhydrous N−methyl pyrrolidone:NMP)224.66gに完全に溶かした。
そして、ice bath下、ピロメリット酸ジ無水物(pyromellitic dianhydride、PMDA)20.0g(0.092mmol)を前記溶液に添加して、常温で16時間撹拌して、液晶配向用重合体P−9を製造した。GPCにより前記重合体P−9の分子量を確認した結果、重量平均分子量(Mw)が28,000g/molであった。
合成例10:液晶配向用重合体P−10
前記製造例1で製造されたジアミン1.464g(0.007mmol)、p−フェニレンジアミン(p−phenylenediamine、p−PDA)7.114g(0.066mmol)を無水N−メチルピロリドン(anhydrous N−methyl pyrrolidone:NMP)161.939gに完全に溶かした。
そして、ice bath下、3,3',4,4'−ビフェニルテトラカルボン酸ジ無水物(3,3',4,4'−Biphenyl Tetracarboxylic Acid Dianhydride、BPDA)20.0g(0.068mmol)を前記溶液に添加して、常温で16時間撹拌して、液晶配向用重合体P−10を製造した。GPCにより前記重合体P−10の分子量を確認した結果、重量平均分子量(Mw)が27,500g/molであった。
合成例11:液晶配向用重合体P−11
前記製造例1で製造されたジアミン1.464g(0.007mmol)、4,4'−オキシジアニリン(4,4'−oxydianiline、ODA)13.172g(0.066mmol)を無水N−メチルピロリドン(anhydrous N−methyl pyrrolidone:NMP)196.272gに完全に溶かした。
そして、ice bath下、3,3',4,4'−ビフェニルテトラカルボン酸ジ無水物(3,3',4,4'−Biphenyl Tetracarboxylic Acid Dianhydride、BPDA)20.0g(0.068mmol)を前記溶液に添加して、常温で16時間撹拌して、液晶配向用重合体P−11を製造した。GPCにより前記重合体P−11の分子量を確認した結果、重量平均分子量(Mw)が25,500g/molであった。
合成例12:液晶配向用重合体P−12
前記製造例1で製造されたジアミン1.464g(0.007mmol)、4,4'−メチレンジアニリン(4,4'−Methylenedianiline、MDA)13.043g(0.066mmol)を無水N−メチルピロリドン(anhydrous N−methyl pyrrolidone:NMP)195.537gに完全に溶かした。
そして、ice bath下、3,3',4,4'−ビフェニルテトラカルボン酸ジ無水物(3,3',4,4'−Biphenyl Tetracarboxylic Acid Dianhydride、BPDA)20.0g(0.068mmol)を前記溶液に添加して、常温で16時間撹拌して、液晶配向用重合体P−12を製造した。GPCにより前記重合体P−12の分子量を確認した結果、重量平均分子量(Mw)が27,000g/molであった。
合成例13:液晶配向用重合体P−13
前記製造例1で製造されたジアミン1.921g(0.01mmol)、p−フェニレンジアミン(p−phenylenediamine、p−PDA)9.337g(0.086mmol)を無水N−メチルピロリドン(anhydrous N−methyl pyrrolidone:NMP)177.128gに完全に溶かした。
そして、ice bath下、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸ジ無水物(1,2,4,5−Cyclohexanetetracarboxylic Dianhydride、HPMDA)20.0g(0.089mmol)を前記溶液に添加して、常温で16時間撹拌して、液晶配向用重合体P−13を製造した。GPCにより前記重合体P−13の分子量を確認した結果、重量平均分子量(Mw)が23,500g/molであった。
合成例14:液晶配向用重合体P−14
前記製造例1で製造されたジアミン1.921g(0.01mmol)、4,4'−オキシジアニリン(4,4'−oxydianiline、ODA)17.289g(0.086mmol)を無水N−メチルピロリドン(anhydrous N−methyl pyrrolidone:NMP)222.189gに完全に溶かした。
そして、ice bath下、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸ジ無水物(1,2,4,5−Cyclohexanetetracarboxylic Dianhydride、HPMDA)20.0g(0.089mmol)を前記溶液に添加して、常温で16時間撹拌して、液晶配向用重合体P−14を製造した。GPCにより前記重合体P−14の分子量を確認した結果、重量平均分子量(Mw)が26,500g/molであった。
合成例15:液晶配向用重合体P−15
前記製造例1で製造されたジアミン1.921g(0.01mmol)、4,4'−メチレンジアニリン(4,4'−Methylenedianiline、MDA)17.119g(0.086mmol)を無水N−メチルピロリドン(anhydrous N−methyl pyrrolidone:NMP)177.128gに完全に溶かした。
そして、ice bath下、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸ジ無水物(1,2,4,5−Cyclohexanetetracarboxylic Dianhydride、HPMDA)20.0g(0.089mmol)を前記溶液に添加して、常温で16時間撹拌して、液晶配向用重合体P−15を製造した。GPCにより前記重合体P−15の分子量を確認した結果、重量平均分子量(Mw)が25,000g/molであった。
合成例16:液晶配向用重合体P−16
前記製造例2で製造されたジアミン1.974g(0.01mmol)、p−フェニレンジアミン(p−phenylenediamine、p−PDA)9.596g(0.089mmol)を無水N−メチルピロリドン(anhydrous N−methyl pyrrolidone:NMP)178.897gに完全に溶かした。
そして、ice bath下、ピロメリット酸ジ無水物(pyromellitic dianhydride、PMDA)20.0g(0.092mmol)を前記溶液に添加して、常温で16時間撹拌して、液晶配向用重合体P−16を製造した。GPCにより前記重合体P−16の分子量を確認した結果、重量平均分子量(Mw)が22,500g/molであった。
合成例17:液晶配向用重合体P−17
前記製造例2で製造されたジアミン1.974g(0.01mmol)、4,4'−オキシジアニリン(4,4'−oxydianiline、ODA)17.768g(0.089mmol)を無水N−メチルピロリドン(anhydrous N−methyl pyrrolidone:NMP)225.208gに完全に溶かした。
そして、ice bath下、ピロメリット酸ジ無水物(pyromellitic dianhydride、PMDA)20.0g(0.092mmol)を前記溶液に添加して、常温で16時間撹拌して、液晶配向用重合体P−17を製造した。GPCにより前記重合体P−17の分子量を確認した結果、重量平均分子量(Mw)が24,500g/molであった。
合成例18:液晶配向用重合体P−18
前記製造例2で製造されたジアミン1.974g(0.01mmol)、4,4'−メチレンジアニリン(4,4'−Methylenedianiline、MDA)17.593g(0.089mmol)を無水N−メチルピロリドン(anhydrous N−methyl pyrrolidone:NMP)224.218gに完全に溶かした。
そして、ice bath下、ピロメリット酸ジ無水物(pyromellitic dianhydride、PMDA)20.0g(0.092mmol)を前記溶液に添加して、常温で16時間撹拌して、液晶配向用重合体P−18を製造した。GPCにより前記重合体P−18の分子量を確認した結果、重量平均分子量(Mw)が23,000g/molであった。
合成例19:液晶配向用重合体P−19
前記製造例3で製造されたジアミン1.974g(0.01mmol)、p−フェニレンジアミン(p−phenylenediamine、p−PDA)9.596g(0.089mmol)を無水N−メチルピロリドン(anhydrous N−methyl pyrrolidone:NMP)178.897gに完全に溶かした。
そして、ice bath下、ピロメリット酸ジ無水物(pyromellitic dianhydride、PMDA)20.0g(0.092mmol)を前記溶液に添加して、常温で16時間撹拌して、液晶配向用重合体P−19を製造した。GPCにより前記重合体P−19の分子量を確認した結果、重量平均分子量(Mw)が21,500g/molであった。
合成例20:液晶配向用重合体P−20
前記製造例3で製造されたジアミン1.974g(0.01mmol)、4,4'−オキシジアニリン(4,4'−oxydianiline、ODA)17.768g(0.089mmol)を無水N−メチルピロリドン(anhydrous N−methyl pyrrolidone:NMP)225.208gに完全に溶かした。
そして、ice bath下、ピロメリット酸ジ無水物(pyromellitic dianhydride、PMDA)20.0g(0.092mmol)を前記溶液に添加して、常温で16時間撹拌して、液晶配向用重合体P−20を製造した。GPCにより前記重合体P−20の分子量を確認した結果、重量平均分子量(Mw)が24,500g/molであった。
合成例21:液晶配向用重合体P−21
前記製造例3で製造されたジアミン1.974g(0.01mmol)、4,4'−メチレンジアニリン(4,4'−Methylenedianiline、MDA)17.593g(0.089mmol)を無水N−メチルピロリドン(anhydrous N−methyl pyrrolidone:NMP)224.218gに完全に溶かした。
そして、ice bath下、ピロメリット酸ジ無水物(pyromellitic dianhydride、PMDA)20.0g(0.092mmol)を前記溶液に添加して、常温で16時間撹拌して、液晶配向用重合体P−21を製造した。GPCにより前記重合体P−21の分子量を確認した結果、重量平均分子量(Mw)が21,000g/molであった。
合成例22:液晶配向用重合体P−22
前記製造例1で製造されたジアミン1.921g(0.01mmol)、p−フェニレンジアミン(p−phenylenediamine、p−PDA)9.337g(0.086mmol)を無水N−メチルピロリドン(anhydrous N−methyl pyrrolidone:NMP)177.128gに完全に溶かした。
そして、ice bath下、1,3−ジメチル−シクロブタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸ジ無水物(DMCBDA)20.0g(0.089mmol)を前記溶液に添加して、常温で16時間撹拌して、液晶配向用重合体P−22を製造した。GPCにより前記重合体P−22の分子量を確認した結果、重量平均分子量(Mw)が20,000g/molであった。
合成例23:液晶配向用重合体P−23
前記製造例1で製造されたジアミン19.211g(0.096mmol)を無水N−メチルピロリドン(anhydrous N−methyl pyrrolidone:NMP)222.194gに完全に溶かした。
そして、ice bath下、1,3−ジメチル−シクロブタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸ジ無水物(DMCBDA)20.0g(0.089mmol)を前記溶液に添加して、常温で16時間撹拌して、液晶配向用重合体P−23を製造した。GPCにより前記重合体P−23の分子量を確認した結果、重量平均分子量(Mw)が20,500g/molであった。
合成例24:液晶配向用重合体P−24
前記製造例1で製造されたジアミン1.921g(0.01mmol)、4,4'−メチレンジアニリン(4,4'−Methylenedianiline、MDA)17.119g(0.086mmol)を無水N−メチルピロリドン(anhydrous N−methyl pyrrolidone:NMP)221.225gに完全に溶かした。
そして、ice bath下、1,3−ジメチル−シクロブタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸ジ無水物(DMCBDA)20.0g(0.089mmol)を前記溶液に添加して、常温で16時間撹拌して、液晶配向用重合体P−24を製造した。GPCにより前記重合体P−24の分子量を確認した結果、重量平均分子量(Mw)が22,000g/molであった。
合成例25:液晶配向用重合体P−25
前記製造例1で製造されたジアミン1.921g(0.01mmol)、4,4'−メチレンジアニリン(4,4'−Methylenedianiline、MDA)17.119g(0.086mmol)を無水N−メチルピロリドン(anhydrous N−methyl pyrrolidone:NMP)219.696gに完全に溶かした。
そして、ice bath下、1,3−ジメチル−シクロブタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸ジ無水物(DMCBDA)10.0g(0.045mmol)とピロメリット酸ジ無水物(pyromellitic dianhydride、PMDA)9.73g(0.045mmol)を前記溶液に添加して、常温で16時間撹拌して、液晶配向用重合体P−25を製造した。GPCにより前記重合体P−25の分子量を確認した結果、重量平均分子量(Mw)が24,000g/molであった。
比較合成例1:液晶配向用重合体R−1
p−フェニレンジアミン(p−phenylenediamine、p−PDA)26.852g(0.099mmol)を無水N−メチルピロリドン(anhydrous N−methyl pyrrolidone:NMP)265.496gに完全に溶かした。
そして、ice bath下、ピロメリット酸ジ無水物(pyromellitic dianhydride、PMDA)20.0g(0.092mmol)を前記溶液に添加して、常温で16時間撹拌して、液晶配向用重合体R−1を製造した。GPCにより前記重合体R−1の分子量を確認した結果、重量平均分子量(Mw)が26,000g/molであった。
比較合成例2:液晶配向用重合体R−2
4,4'−オキシジアニリン(4,4'−oxydianiline、ODA)19.743g(0.099mmol)を無水N−メチルピロリドン(anhydrous N−methyl pyrrolidone:NMP)225.208gに完全に溶かした。
そして、ice bath下、ピロメリット酸ジ無水物(pyromellitic dianhydride、PMDA)20.0g(0.092mmol)を前記溶液に添加して、常温で16時間撹拌して、液晶配向用重合体R−2を製造した。GPCにより前記重合体R−2の分子量を確認した結果、重量平均分子量(Mw)が21,000g/molであった。
比較合成例3:液晶配向用重合体R−3
4,4'−メチレンジアニリン(4,4'−Methylenedianiline、MDA)19.548g(0.089mmol)を無水N−メチルピロリドン(anhydrous N−methyl pyrrolidone:NMP)224.218gに完全に溶かした。
そして、ice bath下、ピロメリット酸ジ無水物(pyromellitic dianhydride、PMDA)20.0g(0.092mmol)を前記溶液に添加して、常温で16時間撹拌して、液晶配向用重合体R−3を製造した。GPCにより前記重合体R−3の分子量を確認した結果、重量平均分子量(Mw)が23,000g/molであった。
比較合成例4:液晶配向剤用重合体R−4
前記製造例1で製造されたジアミンの代わりに下記の化学式Aで表される6−(4−アミノフェニル)ピリジン−3−アミン[6−(4−aminophenyl)pyridin−3−amine]を用いたことを除けば、前記合成例1と同様の方法で液晶配向剤用重合体R−4を製造した。
[化学式A]
比較合成例5:液晶配向剤用重合体R−5
前記製造例1で製造されたジアミンの代わりに下記の化学式Bで表される4,4'−ジアミノジフェニルアミン[4,4'−diaminodiphenylamine]を用いたことを除けば、前記合成例1と同様の方法で液晶配向剤用重合体R−5を製造した。
[化学式B]
比較合成例6:液晶配向剤用重合体R−6
前記製造例1で製造されたジアミンの代わりに下記の化学式Cで表される化合物を用いたことを除けば、前記合成例1と同様の方法で液晶配向剤重合体R−6を製造した。
[化学式C]
<実施例および比較例:液晶配向剤の製造>
実施例1
前記合成例1の液晶配向剤用重合体(P−1)20gをNMP8.65g、GBL19.95g、2−ブトキシエタノール11.4gの混合溶媒に溶かして、5wt%溶液を得た。そして、得られた溶液をポリ(テトラフルオレンエチレン)材質の気孔サイズが0.1μmのフィルタで加圧ろ過して、液晶配向剤A−1を製造した。
実施例2
前記合成例2の液晶配向剤用重合体(P−2)20gをNMP8.65g、GBL19.95g、2−ブトキシエタノール11.4gの混合溶媒に溶かして、5wt%溶液を得た。そして、得られた溶液をポリ(テトラフルオレンエチレン)材質の気孔サイズが0.1μmのフィルタで加圧ろ過して、液晶配向剤A−2を製造した。
実施例3
前記合成例3の液晶配向剤用重合体(P−3)20gをNMP8.65g、GBL19.95g、2−ブトキシエタノール11.4gの混合溶媒に溶かして、5wt%溶液を得た。そして、得られた溶液をポリ(テトラフルオレンエチレン)材質の気孔サイズが0.1μmのフィルタで加圧ろ過して、液晶配向剤A−3を製造した。
実施例4
前記合成例4の液晶配向剤用重合体(P−4)20gをNMP8.65g、GBL19.95g、2−ブトキシエタノール11.4gの混合溶媒に溶かして、5wt%溶液を得た。そして、得られた溶液をポリ(テトラフルオレンエチレン)材質の気孔サイズが0.1μmのフィルタで加圧ろ過して、液晶配向剤B−1を製造した。
実施例5
前記合成例5の液晶配向剤用重合体(P−5)20gをNMP8.65g、GBL19.95g、2−ブトキシエタノール11.4gの混合溶媒に溶かして、5wt%溶液を得た。そして、得られた溶液をポリ(テトラフルオレンエチレン)材質の気孔サイズが0.1μmのフィルタで加圧ろ過して、液晶配向剤B−2を製造した。
実施例6
前記合成例6の液晶配向剤用重合体(P−6)20gをNMP8.65g、GBL19.95g、2−ブトキシエタノール11.4gの混合溶媒に溶かして、5wt%溶液を得た。そして、得られた溶液をポリ(テトラフルオレンエチレン)材質の気孔サイズが0.1μmのフィルタで加圧ろ過して、液晶配向剤B−3を製造した。
実施例7
前記合成例7の液晶配向剤用重合体(P−7)20gをNMP8.65g、GBL19.95g、2−ブトキシエタノール11.4gの混合溶媒に溶かして、5wt%溶液を得た。そして、得られた溶液をポリ(テトラフルオレンエチレン)材質の気孔サイズが0.1μmのフィルタで加圧ろ過して、液晶配向剤B−4を製造した。
実施例8
前記合成例8の液晶配向剤用重合体(P−8)20gをNMP8.65g、GBL19.95g、2−ブトキシエタノール11.4gの混合溶媒に溶かして、5wt%溶液を得た。そして、得られた溶液をポリ(テトラフルオレンエチレン)材質の気孔サイズが0.1μmのフィルタで加圧ろ過して、液晶配向剤B−5を製造した。
実施例9
前記合成例9の液晶配向剤用重合体(P−9)20gをNMP8.65g、GBL19.95g、2−ブトキシエタノール11.4gの混合溶媒に溶かして、5wt%溶液を得た。そして、得られた溶液をポリ(テトラフルオレンエチレン)材質の気孔サイズが0.1μmのフィルタで加圧ろ過して、液晶配向剤B−6を製造した。
実施例10
前記合成例10の液晶配向剤用重合体(P−10)20gをNMP8.65g、GBL19.95g、2−ブトキシエタノール11.4gの混合溶媒に溶かして、5wt%溶液を得た。そして、得られた溶液をポリ(テトラフルオレンエチレン)材質の気孔サイズが0.1μmのフィルタで加圧ろ過して、液晶配向剤C−1を製造した。
実施例11
前記合成例11の液晶配向剤用重合体(P−11)20gをNMP8.65g、GBL19.95g、2−ブトキシエタノール11.4gの混合溶媒に溶かして、5wt%溶液を得た。そして、得られた溶液をポリ(テトラフルオレンエチレン)材質の気孔サイズが0.1μmのフィルタで加圧ろ過して、液晶配向剤C−2を製造した。
実施例12
前記合成例12の液晶配向剤用重合体(P−12)20gをNMP8.65g、GBL19.95g、2−ブトキシエタノール11.4gの混合溶媒に溶かして、5wt%溶液を得た。そして、得られた溶液をポリ(テトラフルオレンエチレン)材質の気孔サイズが0.1μmのフィルタで加圧ろ過して、液晶配向剤C−3を製造した。
実施例13
前記合成例13の液晶配向剤用重合体(P−13)20gをNMP8.65g、GBL19.95g、2−ブトキシエタノール11.4gの混合溶媒に溶かして、5wt%溶液を得た。そして、得られた溶液をポリ(テトラフルオレンエチレン)材質の気孔サイズが0.1μmのフィルタで加圧ろ過して、液晶配向剤D−1を製造した。
実施例14
前記合成例14の液晶配向剤用重合体(P−14)20gをNMP8.65g、GBL19.95g、2−ブトキシエタノール11.4gの混合溶媒に溶かして、5wt%溶液を得た。そして、得られた溶液をポリ(テトラフルオレンエチレン)材質の気孔サイズが0.1μmのフィルタで加圧ろ過して、液晶配向剤D−2を製造した。
実施例15
前記合成例15の液晶配向剤用重合体(P−15)20gをNMP8.65g、GBL19.95g、2−ブトキシエタノール11.4gの混合溶媒に溶かして、5wt%溶液を得た。そして、得られた溶液をポリ(テトラフルオレンエチレン)材質の気孔サイズが0.1μmのフィルタで加圧ろ過して、液晶配向剤D−3を製造した。
実施例16
前記合成例16の液晶配向剤用重合体(P−16)20gをNMP8.65g、GBL19.95g、2−ブトキシエタノール11.4gの混合溶媒に溶かして、5wt%溶液を得た。そして、得られた溶液をポリ(テトラフルオレンエチレン)材質の気孔サイズが0.1μmのフィルタで加圧ろ過して、液晶配向剤E−1を製造した。
実施例17
前記合成例17の液晶配向剤用重合体(P−17)20gをNMP8.65g、GBL19.95g、2−ブトキシエタノール11.4gの混合溶媒に溶かして、5wt%溶液を得た。そして、得られた溶液をポリ(テトラフルオレンエチレン)材質の気孔サイズが0.1μmのフィルタで加圧ろ過して、液晶配向剤E−2を製造した。
実施例18
前記合成例18の液晶配向剤用重合体(P−18)20gをNMP8.65g、GBL19.95g、2−ブトキシエタノール11.4gの混合溶媒に溶かして、5wt%溶液を得た。そして、得られた溶液をポリ(テトラフルオレンエチレン)材質の気孔サイズが0.1μmのフィルタで加圧ろ過して、液晶配向剤E−3を製造した。
実施例19
前記合成例19の液晶配向剤用重合体(P−19)20gをNMP8.65g、GBL19.95g、2−ブトキシエタノール11.4gの混合溶媒に溶かして、5wt%溶液を得た。そして、得られた溶液をポリ(テトラフルオレンエチレン)材質の気孔サイズ0.1μmのフィルタで加圧ろ過して、液晶配向剤F−1を製造した。
実施例20
前記合成例20の液晶配向剤用重合体(P−20)20gをNMP8.65g、GBL19.95g、2−ブトキシエタノール11.4gの混合溶媒に溶かして、5wt%溶液を得た。そして、得られた溶液をポリ(テトラフルオレンエチレン)材質の気孔サイズが0.1μmのフィルタで加圧ろ過して、液晶配向剤F−2を製造した。
実施例21
前記合成例21の液晶配向剤用重合体(P−21)20gをNMP8.65g、GBL19.95g、2−ブトキシエタノール11.4gの混合溶媒に溶かして、5wt%溶液を得た。そして、得られた溶液をポリ(テトラフルオレンエチレン)材質の気孔サイズが0.1μmのフィルタで加圧ろ過して、液晶配向剤F−3を製造した。
実施例22
前記合成例22の液晶配向剤用重合体(P−22)20gをNMP8.65g、GBL19.95g、2−ブトキシエタノール11.4gの混合溶媒に溶かして、5wt%溶液を得た。そして、得られた溶液をポリ(テトラフルオレンエチレン)材質の気孔サイズが0.1μmのフィルタで加圧ろ過して、液晶配向剤G−1を製造した。
実施例23
前記合成例23の液晶配向剤用重合体(P−23)20gをNMP8.65g、GBL19.95g、2−ブトキシエタノール11.4gの混合溶媒に溶かして、5wt%溶液を得た。そして、得られた溶液をポリ(テトラフルオレンエチレン)材質の気孔サイズが0.1μmのフィルタで加圧ろ過して、液晶配向剤G−2を製造した。
実施例24
前記合成例24の液晶配向剤用重合体(P−24)20gをNMP8.65g、GBL19.95g、2−ブトキシエタノール11.4gの混合溶媒に溶かして、5wt%溶液を得た。そして、得られた溶液をポリ(テトラフルオレンエチレン)材質の気孔サイズが0.1μmのフィルタで加圧ろ過して、液晶配向剤G−3を製造した。
実施例25
前記合成例25の液晶配向剤用重合体(P−25)20gをNMP8.65g、GBL19.95g、2−ブトキシエタノール11.4gの混合溶媒に溶かして、5wt%溶液を得た。そして、得られた溶液をポリ(テトラフルオレンエチレン)材質の気孔サイズが0.1μmのフィルタで加圧ろ過して、液晶配向剤G−4を製造した。
比較例1
前記比較合成例1の液晶配向剤用重合体(R−1)20gをNMP8.65g、GBL19.95g、2−ブトキシエタノール11.4gの混合溶媒に溶かして、5wt%溶液を得た。そして、得られた溶液をポリ(テトラフルオレンエチレン)材質の気孔サイズが0.1μmのフィルタで加圧ろ過して、液晶配向剤R'−1を製造した。
比較例2
前記比較合成例2の液晶配向剤用重合体(R−2)20gをNMP8.65g、GBL19.95g、2−ブトキシエタノール11.4gの混合溶媒に溶かして、5wt%溶液を得た。そして、得られた溶液をポリ(テトラフルオレンエチレン)材質の気孔サイズが0.1μmのフィルタで加圧ろ過して、液晶配向剤R'−2を製造した。
比較例3
前記比較合成例3の液晶配向剤用重合体(R−3)20gをNMP8.65g、GBL19.95g、2−ブトキシエタノール11.4gの混合溶媒に溶かして、5wt%溶液を得た。そして、得られた溶液をポリ(テトラフルオレンエチレン)材質の気孔サイズが0.1μmのフィルタで加圧ろ過して、液晶配向剤R'−3を製造した。
比較例4
前記比較合成例4の液晶配向剤用重合体(R−4)20gをNMP8.65g、GBL19.95g、2−ブトキシエタノール11.4gの混合溶媒に溶かして、5wt%溶液を得た。そして、得られた溶液をポリ(テトラフルオレンエチレン)材質の気孔サイズが0.1μmのフィルタで加圧ろ過して、液晶配向剤R'−4を製造した。
比較例5
前記比較合成例5の液晶配向剤用重合体(R−5)20gをNMP8.65g、GBL19.95g、2−ブトキシエタノール11.4gの混合溶媒に溶かして、5wt%溶液を得た。そして、得られた溶液をポリ(テトラフルオレンエチレン)材質の気孔サイズが0.1μmのフィルタで加圧ろ過して、液晶配向剤R'−5を製造した。
比較例6
前記比較合成例6の液晶配向剤用重合体(R−6)20gをNMP8.65g、GBL19.95g、2−ブトキシエタノール11.4gの混合溶媒に溶かして、5wt%溶液を得た。そして、得られた溶液をポリ(テトラフルオレンエチレン)材質の気孔サイズが0.1μmのフィルタで加圧ろ過して、液晶配向剤R'−6を製造した。
<実験例:実施例および比較例で得られた液晶配向剤の物性の測定>
前記実施例および比較例で得られた液晶配向剤を用いて液晶配向セルを製造し、液晶配向セルからそれぞれの物性を下記の方法で測定し、その結果を表1に示した。
具体的には、2.5cm×2.7cmの大きさを有する四角形のガラス基板上に、厚さ60nm、面積1cm×1cmのITO電極がパターン化された電圧保持比率(VHR)用の上下基板それぞれに、スピンコーティング方式で前記実施例および比較例で得られた液晶配向剤を塗布した。次に、液晶配向剤が塗布された基板を約80℃のホットプレート上に置き、2分間乾燥して溶媒を蒸発させた。
この後、乾燥処理された上/下板を約230℃のオーブンで2000秒間焼成(硬化)した後、このように得られた塗膜を配向処理するために、金属ローラにラビング布の生地を付けたラビングローラを回転させながら、塗膜の表面を一方向にラビングした。
この後、配向処理された上/下板を約230℃のオーブンで15分間焼成(硬化)して、膜の厚さ0.1μmの塗膜を得た。この後、4.5μmの大きさのボールスペーサが含浸されたシーリング剤(sealing agent)を、液晶注入口を除いた上板の周縁に塗布した。そして、上板および下板に形成された配向膜が互いに対向して配向方向が互いに並ぶように整列させた後、上下板を貼り合わせ、シーリング剤をUVおよび熱硬化することによって、空きセルを製造した。そして、前記空きセルに液晶を注入し、注入口をシーリング剤で密封して、液晶配向セルを製造した。
1.電圧保持率(voltage holding ratio、VHR)
前記液晶配向セルに対して、測定装備としてTOYO corporationの6254C装備を用いて、1Hz、60℃の温度で電圧保持率を測定した。
2.AC残像
液晶セルの上板および下板に偏光板を互いに垂直となるように付着させた。前記偏光板の付着した液晶セルを7,000cd/mのバックライト上に付着させ、ブラック状態の輝度を輝度明るさ測定装備のPR−880装備を用いて測定した。そして、前記液晶セルを常温で交流電圧5Vで24時間駆動した。この後、液晶セルの電圧をオフした状態で、上述したのと同様にブラック状態の輝度を測定した。液晶セルの駆動前に測定された初期輝度(L0)と駆動後に測定された後の輝度(L1)との間の差を、初期輝度(L0)値で割って、100を乗算して輝度変動率を計算した。このように計算された輝度変動率は0%に近いほど、配向安定性に優れていることを意味する。このような輝度変化率の測定結果により、次の基準下で残像水準を評価した。
優秀:輝度変動率が10%未満である
普通:輝度変動率が10%〜20%である
3.イミド化転換率(%)
前記実施例1、2および比較例4、5、6の液晶配向剤から得られた液晶配向膜に対して、ATR法でFT−IRスペクトルを測定して、前記配向膜に含まれている重合体分子内のイミド構造の比率を測定した。
前記表1に示されるように、実施例の液晶配向剤は、製造例1〜3のような非対称構造のジアミンを含む反応物から製造された重合体を含むことによって、電圧保持率(VHR)が80%以上と高く向上し、AC残像は同等水準以上を維持できることを確認した。
特に、実施例22〜25の液晶配向剤の場合、電圧保持率(VHR)の向上とともに、輝度変動率が10%未満と測定され、AC残像特性が非常に優れたものに向上することが確認された。
これに対し、比較例の液晶配向剤は、重合体の製造時、反応物に製造例1〜3のような非対称構造のジアミンが含有されず、実施例に比べて顕著に低い55%〜73%の電圧保持率(VHR)を示し、輝度変動率が10%〜20%に増加してAC残像特性が不良であるという点を確認することができた。
特に、比較例4〜6で得られた液晶配向剤の場合、230℃で80%未満のイミド化率を示し、89%以上のイミド化率を示す実施例に比べて、イミド化の程度が低いことを確認することができた。

Claims (12)

  1. 下記の化学式1で表される繰り返し単位、下記の化学式2で表される繰り返し単位、および下記の化学式3で表される繰り返し単位からなる群より選ばれた1種以上の繰り返し単位を含む、液晶配向剤用重合体:
    [化学式1]
    [化学式2]
    [化学式3]
    前記化学式1〜3において、
    およびRのうちの少なくとも1つは炭素数1〜10のアルキル基であり、残りは水素であり、
    〜Xはそれぞれ独立して、4価の有機基であり、
    〜Yはそれぞれ独立して、下記の化学式4で表される2価の有機基であり、
    [化学式4]
    前記化学式4において、
    Aは15族元素であり、
    は水素、または炭素数1〜10のアルキル基であり、
    aは1〜3の整数であり、
    〜Zのうちの少なくとも1つは窒素であり、残りは炭素である。
  2. 前記化学式4において、Z〜Zのうちの1つが窒素であり、残りは炭素である、請求項1に記載の液晶配向剤用重合体。
  3. 前記化学式4において、ZまたはZのうちの1つが窒素であり、残りは炭素であり、ZおよびZは炭素である、請求項1に記載の液晶配向剤用重合体。
  4. 前記化学式4において、Aは窒素であり、Rは水素であり、aは1である、請求項1から3のいずれか一項に記載の液晶配向剤用重合体。
  5. 前記化学式4は、下記の化学式4−1、化学式4−2、および化学式4−3からなる群より選ばれた1種以上の繰り返し単位を含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の液晶配向剤用重合体:
    [化学式4−1]
    [化学式4−2]
    [化学式4−3]
  6. 前記X〜Xはそれぞれ独立して、下記の化学式5に記載の4価の有機基を含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の液晶配向剤用重合体:
    [化学式5]
    前記化学式5において、
    〜R14はそれぞれ独立して、水素、または炭素数1〜10のアルキル基であり、
    は直接結合、−O−、−CO−、−S−、−SO−、−SO−、−CR1516−、−CONH−、−COO−、−(CH−、−O(CHO−、−COO−(CH−OCO−、フェニレン、またはこれらの組み合わせからなる群より選ばれたいずれか1つであり、
    15およびR16はそれぞれ独立して、水素、炭素数1〜10のアルキル基、または炭素数1〜10のフルオロアルキル基であり、bは1〜10の整数である。
  7. 下記の化学式11で表される繰り返し単位、下記の化学式12で表される繰り返し単位、および下記の化学式13で表される繰り返し単位からなる群より選ばれた1種以上の繰り返し単位をさらに含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の液晶配向剤用重合体:
    [化学式11]
    [化学式12]
    [化学式13]
    前記化学式11〜13において、
    およびRのうちの少なくとも1つは炭素数1〜10のアルキル基であり、残りは水素であり、
    〜Xはそれぞれ独立して、4価の有機基であり、
    〜Yはそれぞれ独立して、下記の化学式14で表される2価の有機基であり、
    [化学式14]
    前記化学式14において、
    およびRはそれぞれ独立して、水素、ハロゲン、シアノ、C1−10アルキル、C2−10アルケニル、C1−10アルコキシ、C1−10フルオロアルキル、またはC1−10フルオロアルコキシであり、
    pおよびqはそれぞれ独立して、0〜4の整数であり、
    は単結合、−O−、−CO−、−S−、−SO−、−C(CH−、−C(CF−、−CONH−、−COO−、−(CH−、−O(CHO−、−O(CH−、−NH−、−NH(CH−NH−、−NH(CHO−、−OCH−C(CH−CHO−、−COO−(CH−OCO−、または−OCO−(CH−COO−であり、
    zは1〜10の整数であり、
    kおよびmはそれぞれ独立して、0〜3、または1〜3の整数であり、
    nは0〜3の整数である。
  8. 前記化学式14は、下記の化学式15または化学式16である、請求項7に記載の液晶配向剤用重合体:
    [化学式15]
    [化学式16]
    前記化学式16において、
    Dは直接結合、O、SO、またはC(R)(R)であり、ここで、RおよびRはそれぞれ独立して、水素、または炭素数1〜10のアルキル基である。
  9. 前記液晶配向剤用重合体の重量平均分子量が1000g/mol〜200,000g/molである、請求項1から8のいずれか一項に記載の液晶配向剤用重合体。
  10. 請求項1から9のいずれか一項に記載の液晶配向剤用重合体を含む、液晶配向剤。
  11. 請求項10に記載の液晶配向剤を含む、液晶配向膜。
  12. 請求項11に記載の液晶配向膜を含む、液晶表示素子。
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