JP2020524299A - 液晶配向剤組成物、これを利用した液晶配向膜の製造方法、およびこれを利用した液晶配向膜および液晶表示素子 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2018年5月17日付韓国特許出願第10−2018−0056586号に基づいた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全ての内容は本明細書の一部として組み含まれる。
[化学式1]
[化学式4]
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択された1種以上の繰り返し単位を含み、少なくとも一末端に酸無水物基が結合した重合体;およびアミノ基を含有する末端改質剤化合物を含む液晶配向剤組成物が提供され得る。
前記重合体は、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択された1種以上の繰り返し単位からなる群より選択された1種以上を含むことができる。
[化学式5]
[化学式5−1]
[化学式4−4]
[化学式7]
[化学式4]
前記一実施形態の液晶配向剤組成物は、前述した重合体以外に、アミノ基を含有する末端改質剤化合物を含むことができ、前記末端改質剤化合物に含有されているアミノ基により前述した重合体末端酸無水物基を効果的に改質させることができる。したがって、重合体末端の酸無水物基と化学的に反応が難しい作用基を含有する末端改質剤を用いる場合、本発明で実現される水準の効果を得難い。
[化学式6]
また、本発明は、前記一実施形態の液晶配向剤組成物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);前記乾燥された塗膜に光を照射したりラビング処理したり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提供する。
また、本発明は、前述した液晶配向膜の製造方法により製造された液晶配向膜を提供する。具体的に、前記液晶配向膜は、前記一実施形態の液晶配向剤組成物の配向硬化物を含むことができる。前記配向硬化物とは、前記一実施形態の液晶配向剤組成物の配向工程および硬化工程を経て得られる物質を意味する。
[数式2]
透過度変化率(%)=第2液晶配向膜透過度−第1液晶配向膜透過度
[数式3]
粘度変化量(cps)=(常温で30日保管後の液晶配向膜の粘度−最初の液晶配向膜の粘度)
また、本発明は前述した液晶配向膜を含む液晶表示素子を提供する。
[数式1]
VHR変化率(%)=初期VHR(V0)−保管後VHR(V1)
前記製造例1のジアミン(N−4−Aminophenyl−2,5−pyridinediamine)7.60g(38mmol)をNMPに溶かした後、3,3',4,4'−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(3,3',4,4'−Biphenyltetracarboxylic acid dianhydride)11.77g(40mmol)を25℃で4時間攪拌して、末端に酸無水物基が結合された液晶配向剤用重合体を合成した。以降、末端改質剤として1,3−アミノフェノール(1,3−Aminophenol)0.44g(4mmol)を添加して20時間攪拌して液晶配向剤組成物を製造した。
厚さ60nm、面積1cmx1cmのITO電極がパターン化され、2.5cmx2.7cmの大きさを有する四角形ガラス基板上にスピンコーティング方式で前記実施例1の(1)で得られた液晶配向剤組成物を塗布した。次に、液晶配向剤組成物が塗布された基板を80℃のホットプレートの上に置いて2分間乾燥した。以降、線偏光子付き露光器を利用して254nmの紫外線を0.25J/cm2の露光量で照射して配向処理させ、230℃のオーブンで15分間焼成(硬化)して厚さ0.1μmの液晶配向膜を製造した。
前記末端改質剤として1,3−アミノフェノールの代わりにアニリン(Aniline)を添加したことを除いては、前記実施例1と同様な方法で液晶配向剤組成物および液晶配向膜を製造した。
前記末端改質剤1,3−アミノフェノールを添加しないことを除いては、前記実施例1と同様な方法で液晶配向剤組成物および液晶配向膜を製造した。
前記末端改質剤として1,3−アミノフェノールの代わりに下記化学式Aで表される5−(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フラニル)−6−メチルヘキサヒドロ−2−ベンゾフラン−1,3−ジオンを用いたことを除いては、前記実施例1と同様な方法で液晶配向剤組成物および液晶配向膜を製造した。
[化学式A]
前記製造例1のジアミン(N−4−Aminophenyl−2,5−pyridinediamine)の代わりにp−フェニレンジアミン(p−phenylenediamine、p−PDA)を添加したことを除いては、前記実施例1と同様な方法で液晶配向剤組成物および液晶配向膜を製造した。
前記実施例および比較例で得られた液晶配向剤組成物、または液晶配向膜、そしてこれを利用して製造された液晶配向セルから物性を下記方法で測定し、その結果を表1に示した。
液晶配向セルの上板および下板に偏光板を互いに垂直になるように付着した。前記偏光板が付着された液晶セルを7,000cd/m2のバックライト上に付着し、ブラック状態の輝度を輝度明るさ測定装備であるPR−880装備を利用して測定した。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。以降、液晶セルの電圧をオフした状態で前述と同様にブラック状態の輝度を測定した。液晶セルの駆動前測定された初期輝度(L0)と駆動後測定された後輝度(L1)間の差を初期輝度(L0)値で割って100をかけ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を通じて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
普通:輝度変動率が10%から20%
不良:輝度変動率が20%超過
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、1Hz、60℃温度で初期電圧保持率(V0)を測定した。そして、同一の装備で同一の条件で120時間保管後、1Hz、60℃温度で電圧保持率(V1)を測定し、下記数式1により電圧保持率の変化率を計算して、長期信頼性を評価した。
[数式1]
VHR変化率(%)=初期VHR(V0)−保管後VHR(V1)
前記実施例および比較例の液晶配向剤組成物を常温(25℃)、湿度40%以内の条件で120時間保管した後、前記実施例1の(2)に記載された方法で第1液晶配向膜を製造した。
[数式2]
透過度変化率(%)=第2液晶配向膜透過度−第1液晶配向膜透過度
前記実施例および比較例の液晶配向膜に対して、最初の粘度と、常温(20〜30℃)で30日間保管した後の粘度をそれぞれ測定して下記数式3により粘度変化量を測定した。
[数式3]
粘度変化量(cps)=(常温で30日保管後の液晶配向膜の粘度−最初の液晶配向膜の粘度)
Claims (15)
- 下記化学式1で表される繰り返し単位、下記化学式2で表される繰り返し単位および下記化学式3で表される繰り返し単位からなる群より選択された1種以上の繰り返し単位を含み、少なくとも一末端に酸無水物基が結合した重合体;および
アミノ基を含有する末端改質剤化合物を含む、液晶配向剤組成物:
[化学式1]
R1およびR2のうちの少なくとも一つは炭素数1から10のアルキル基であり、残りは水素であり、
X1からX3は、それぞれ独立して、4価の有機基であり、
Y1からY3は、それぞれ独立して、下記化学式4で表される2価の有機基であり、
[化学式4]
Aは第15族元素であり、
R3は水素、または炭素数1から10のアルキル基のうちの一つであり、
aは1から3の整数であり、
Z1からZ4のうちの少なくとも一つは窒素であり、残りは炭素である。 - 前記化学式4で、Z1からZ4のうちの一つが窒素であり、残りは炭素である、請求項1に記載の液晶配向剤組成物。
- 前記化学式4で、Z1またはZ3のうちの一つが窒素であり、残りは炭素であり、Z2およびZ4は炭素である、請求項1に記載の液晶配向剤組成物。
- 前記化学式4で、Aは窒素であり、R3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組成物。
- 前記X1からX3は、それぞれ独立して、下記化学式5に記載された4価の有機基のうちの一つを含む、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]
R4からR9は、それぞれ独立して、水素、または炭素数1から10のアルキル基であり、
L1は直接結合、−O−、−CO−、−S−、−SO−、−SO2−、−CR10R11−、−CONH−、−COO−、−(CH2)b−、−O(CH2)bO−、−COO−(CH2)b−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択されたいずれか一つであり、
R10およびR11は、それぞれ独立して、水素、炭素数1から10のアルキル基、または炭素数1から10のハロアルキル基であり、bは1から10の整数である。 - 前記アミノ基を含有する末端改質剤化合物は、下記化学式6で表されるものである、請求項1から6のいずれか一項に記載の液晶配向剤組成物:
[化学式6]
L2およびL3は、それぞれ独立して、直接結合、−O−、−CO−、−S−、−CONH−、−COO−、−O(CH2)tO−、−COO−(CH2)t−OCO−、炭素数1から10のアルキレン基、炭素数1から10のハロアルキレン基、炭素数3から20のシクロアルキレン基、炭素数3から20のヘテロシクロアルキレン基、炭素数6から30のアリーレン基、または炭素数3から20のヘテロアリーレン基のうちの一つであり、
tは1から10の整数であり、
Xは水素、ヒドロキシ基、ニトロ基、または炭素数1から10のアルキル基のうちの一つである。 - 前記アミノ基を含有する末端改質剤化合物の含有量は、液晶配向剤組成物全体重量を基準に0.1重量%から20重量%である、請求項1から7のいずれか一項に記載の液晶配向剤組成物。
- 前記重合体は、
前記化学式1で表される繰り返し単位、化学式2で表される繰り返し単位および化学式3で表される繰り返し単位からなる群より選択された1種以上の繰り返し単位を含み、少なくとも一末端に酸無水物基が結合した重合体以外に、
前記化学式1で表される繰り返し単位、化学式2で表される繰り返し単位および化学式3で表される繰り返し単位からなる群より選択された1種以上の繰り返し単位を含み、少なくとも一末端に下記化学式7、化学式8、化学式9からなる群より選択された1種以上の末端作用基を含む第2重合体をさらに含む、請求項1から8のいずれか一項に記載の液晶配向剤組成物:
[化学式7]
R1'およびR2'のうちの少なくとも一つは炭素数1から10のアルキル基であり、残りは水素であり、
X1'からX3'は、それぞれ独立して、4価の有機基であり、
Y1'からY3'は、それぞれ独立して、下記化学式4で表される2価の有機基であり、
L2'およびL3'は、それぞれ独立して、直接結合、−O−、−CO−、−S−、−CONH−、−COO−、−O(CH2)tO−、−COO−(CH2)t−OCO−、炭素数1から10のアルキレン基、炭素数1から10のハロアルキレン基、炭素数3から20のシクロアルキレン基、炭素数3から20のヘテロシクロアルキレン基、炭素数6から30のアリーレン基、または炭素数3から20のヘテロアリーレン基のうちの一つであり、
tは1から10の整数であり、
X'は水素、ヒドロキシ基、ニトロ基、または炭素数1から10のアルキル基のうちの一つであり、
[化学式4]
Aは第15族元素であり、
R3は水素、または炭素数1から10のアルキル基のうちの一つであり、
aは1から3の整数であり、
Z1からZ4のうちの少なくとも一つは窒素であり、残りは炭素である。 - 前記第2重合体は、液晶配向剤組成物全体に対して0.5重量%から40重量%で含有されている、請求項9に記載の液晶配向剤組成物。
- 請求項1から10のいずれか一項に記載の液晶配向剤組成物を基板に塗布して塗膜を形成する段階;
前記塗膜を乾燥する段階;
前記乾燥された塗膜に光を照射したりラビング処理したりして配向処理する段階;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を含む、液晶配向膜の製造方法。 - 前記塗膜を乾燥する段階は、50℃から150℃の温度で進行させる、請求項11に記載の液晶配向膜の製造方法。
- 前記配向処理された塗膜を熱処理して硬化する段階は、180℃から300℃の温度で進行させる、請求項11または12に記載の液晶配向膜の製造方法。
- 請求項1から10のいずれか一項に記載の液晶配向剤組成物の配向硬化物を含む、液晶配向膜。
- 請求項14に記載の液晶配向膜を含む液晶表示素子。
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