KR101108230B1 - 액정배향 중합체, 이를 포함하는 액정배향용 조성물,이로부터 제조된 액정배향막 및 이를 포함하는액정디스플레이 - Google Patents

액정배향 중합체, 이를 포함하는 액정배향용 조성물,이로부터 제조된 액정배향막 및 이를 포함하는액정디스플레이 Download PDF

Info

Publication number
KR101108230B1
KR101108230B1 KR1020080010596A KR20080010596A KR101108230B1 KR 101108230 B1 KR101108230 B1 KR 101108230B1 KR 1020080010596 A KR1020080010596 A KR 1020080010596A KR 20080010596 A KR20080010596 A KR 20080010596A KR 101108230 B1 KR101108230 B1 KR 101108230B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid crystal
polymer
crystal alignment
composition
same
Prior art date
Application number
KR1020080010596A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20090084415A (ko
Inventor
조정호
김경준
김상국
성혜란
이병현
오동현
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020080010596A priority Critical patent/KR101108230B1/ko
Publication of KR20090084415A publication Critical patent/KR20090084415A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101108230B1 publication Critical patent/KR101108230B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/54—Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
    • C09K19/56—Aligning agents
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

본 발명은 광반응에 의해 이방성을 유도할 수 있는 광반응기의 분자구조가 대칭적인 구조를 갖는 액정배향 중합체, 이를 포함하는 액정배향용 조성물, 이로부터 제조된 액정배향막, 및 이를 포함하는 액정디스플레이에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정배향 중합체를 포함하는 액정배향용 조성물로부터 제조된 액정배향막은 우수한 배향상태를 나타낼 뿐 아니라 장시간의 열안정성 테스트를 거쳐도 액정의 우수한 배향 상태가 유지되고, 전기적 특성인 잔상 측면에서도 잔상이 나타나지 않는 효과가 있다.
액정배향 중합체, 액정배항막, 액정디스플레이

Description

액정배향 중합체, 이를 포함하는 액정배향용 조성물, 이로부터 제조된 액정배향막 및 이를 포함하는 액정디스플레이{POLYMER FOR LIQUID CRYSTAL ALIGNING, COMPOSITION FOR LIQUID CRYSTAL ALIGNING COMPRISING THE SAME, LIQUID CRYSTAL ALIGNING FILM MANUFACTURED BY THE SAME, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY COMPRISING THE SAME}
본 발명은 액정배향용 조성물, 이로 제조된 액정배향막, 및 이를 포함하는 액정디스플레이에 관한 것이다.
액정디스플레이는 디스플레이 산업의 발달과 함께 낮은 구동전압, 고해상도의 실현, 모니터 부피의 감소, 평면형 모니터를 제공하므로 그 수요가 크게 증가하고 있다. 이러한 액정디스플레이 기술에서 핵심적인 기술 중의 하나는 액정을 원하는 방향으로 배향시키는 기술이다.
종래에 통상적으로 액정을 배향시키는 방법으로 유리 등의 기판에 폴리이미드와 같은 고분자 막을 도포하고, 이 표면을 나일론이나 폴리에스테르와 같은 섬유를 이용하여 일정한 방향으로 문지르는 러빙 방법이 있다. 그러나 러빙 방법은 섬유질과 고분자막이 마찰될 때 미세한 먼지나 정전기가 발생되어 액정 패널 제조시 심각한 문제점을 야기시킬 수 있다.
이를 해결하기 위하여 최근에는 마찰이 아닌 광조사에 의해 고분자 막에 이방성을 유도하고 이를 이용해 액정을 배열하는 광배향법이 연구되고 있다. 광배향법에 사용될 수 있는 재료로 아조벤젠(azobenzene), 쿠마린(cumarine), 찰콘(chalcone) 및 신나메이트(cinnamate)와 같은 광반응기를 함유하는 고분자들이 개발되었다. 이러한 고분자들은 편광된 광 조사에 의해 광이성화나 광가교화 등의 반응이 비등방적으로 일어나고, 이에 의해 고분자 표면에 이방성이 생성되어 액정의 분자배열을 유도하게 된다. 이러한 원리를 바탕으로 지난 10여 년간 많은 연구자들이 다양한 구조의 광배향 물질을 연구하고 제안하였다.
지금까지 알려진 광배향 물질들은 아조벤젠, 쿠마린, 찰콘 및 신나메이트와 같은 광반응기가 고분자 주쇄에 수직하게 달려 있으며, 하기 화학식 1로 표시된다.
(US 제1994-191835호, JP 제1997-365202호 및 JP 제2000-393795호 등 참조)
[화학식 1]
Figure 112008008576266-pat00001
여기서 S1은 연결그룹 (spacer), B는 고분자 주쇄 및 P1은 광반응기를 의미 한다.
그러나 이러한 액정배향막 재료들을 실질적으로 액정디스플레이에 적용하기 위해서는 광학적 및 열적 안정성이 우수할 뿐만 아니라 잔상이 없어야 한다. 그러나, 상기 화학식 1 형태의 감광성 고분자를 광배향막으로 사용하는 경우, 편광 자외선에 의해 일부는 광중합 등의 가교화 반응이 일어나지만 여전히 많은 수의 광반응기들이 반응하지 않고 남아있게 된다. 상기 화학식 1 형태의 감광성 고분자를 광배향막으로 사용한 액정셀에 전기장을 인가하였을 때 남아있는 광반응기들은 분자 내에서 분극현상이 일어나 전기장 내에서 움직임으로 반응하게 된다. 이러한 미반응 광반응기들의 움직임은 액정배향 방향에도 영향을 주게 되어 잔상으로 나타나게 된다. 또한, 기존에 알려진 광배향 재료들은 이러한 면에서 매우 취약한 면을 나타내고 있다. 여기서 잔상이라 함은 액정 디스플레이에 전원을 인가하여 이미지를 만들고 일정 시간 경과 후 전원을 차단하면 바로 그 이미지가 깨끗하게 사라져야 하는데, 일정시간 동안 그 이미지가 희미하게 관측되는 현상을 의미한다. 이러한 현상은 러빙 배향막보다 광 배향막에서 특히 두드러지게 나타나고, 이것이 광 배향법의 실용화에 가장 큰 장애물이 되고 있는 실정이다.
본 발명의 목적은 이러한 취약점을 극복하기 위한 것으로, 광반응기의 분자구조가 대칭을 이루는 광반응기를 포함하는 액정배향 중합체, 상기 액정배향 중합체를 포함하여 액정에 대한 우수한 배향 특성뿐 아니라 안정성 및 특히 잔상을 효과적으로 줄일 수 있는 액정배향용 조성물, 이로부터 제조된 액정배향막, 및 상기 액정배향막을 포함하는 액정디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명은 하기 화학식 2로 표시되는, 광반응기의 분자구조가 대칭을 이루는 광반응기를 포함하는 액정배향 중합체를 제공한다.
[화학식 2]
Figure 112008008576266-pat00002
상기 화학식 2에서,
B는 고분자 반복단위이고,
n은 전체 반복단위수로 10 < n < 10,000 이며,
S2는 고분자 주쇄와 광반응기와의 연결 부위이고,
Y는 편광 자외선 조사에 의해 이방성이 유도되는 광반응기이며,
E는 말단 부위로 수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬기이다.
또한, 본 발명은 상기 액정배향 중합체를 포함하는 액정배향용 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 액정배향용 조성물을 이용하여 제조된 액정배향막을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 액정배향막을 포함하는 액정디스플레이를 제공한다.
본 발명에 따른 액정배향막은 우수한 배향상태를 나타낼 뿐 아니라 장시간의 열안정성 테스트를 거쳐도 액정의 우수한 배향 상태가 유지되고, 전기적 특성인 잔상 측면에서도 잔상이 나타나지 않는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명의 하기 화학식 2로 표시되는 액정배향 중합체는 광반응에 의해 이방성을 유도할 수 있는 광반응기의 분자구조가 대칭적인 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
[화학식 2]
Figure 112008008576266-pat00003
상기 화학식 2에서,
B는 고분자 반복단위이고,
n은 전체 반복단위수로 10 < n < 10,000 이며,
S2는 고분자 주쇄와 광반응기와의 연결 부위이고,
Y는 편광 자외선 조사에 의해 이방성이 유도되는 광반응기이며,
E는 말단 부위로 수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬기이다.
상기 화학식 2에서 B는 고분자 반복단위로 바람직하게는 탄소, 산소, 질소, 또는 수소로 이루어진 환형 및/또는 비환형 고분자 주쇄를 의미하고, 더욱 바람직하게는 아크릴계 폴리머, 폴리이미드 또는 폴리실록산을 의미한다.
상기 화학식 2에서 n은 전체 반복단위수로 바람직하게는 10 < n < 10,000 이고, 더욱 바람직하게는 10 < n < 1,000 이다.
상기 화학식 2에서 상기 S2는 고분자 주쇄와 광반응기의 연결부위로 직접결 합이거나, 1 내지 5개의 탄소가 N 또는 S로 치환되거나 비치환된, 에테르, 에스테르, -NH- 또는 아미드의 연결기를 갖는 탄소수 1 내지 20의 알킬, 탄소수 3 내지 18의 시클로알킬 및 탄소수 5 내지 18의 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종이고, 바람직하게는 하기로 표시되는 2가기이다.
Figure 112008008576266-pat00004
,
Figure 112008008576266-pat00005
여기서, m 또는 l은 1 내지 10의 정수이다.
상기 화학식 2에서 Y는 편광 자외선 조사에 의해 이방성이 유도되는 광반응기로 바람직하게는 아조벤젠, 쿠마린, 찰콘 또는 신나메이트이다.
상기 화학식 2에서 E는 말단 부위로 수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기 또는 탄소수 1 내지 12의 저급알킬 등을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 액정배향 중합체는 좌.우 대칭적인 구조를 갖는 광반응기가 고분자 주쇄에 수평하게 부착되어 있는 것을 특징으로 한다.
수평하게 부착된다는 의미는 트리아진을 중심으로 좌, 우 대칭 구조를 이루는 상기 광반응기가 트리아진을 중심으로 고분자 주쇄에 연결된다는 의미이다. 이런 분자구조는 대칭구조로 이루어지기 때문에 전기장에 의한 분극현상을 최소화하여, 전기장에 따라 분자가 움직이지 않게 된다. 따라서 전기장을 인가하여도 액정배향은 영향을 받지 않을 뿐 아니라, 잔상도 나타나지 않게 된다.
또한, 하나의 측쇄 그룹에 2개의 광반응기가 대칭적으로 연결되어 있는 것은 전체적으로 액정배향 중합체의 밀도를 배가시키게 되고 따라서 광반응(광중합) 정도도 향상시켜 배향성뿐만 아니라 안정성도 크게 개선된 액정배향막을 제공할 수 있다.
본 발명의 액정배향 중합체의 구체적인 예로는 하기 화학식 3 내지 화학식 5로 표시되는 중합체일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
[화학식 3]
Figure 112008008576266-pat00006
[화학식 4]
Figure 112008008576266-pat00007
[화학식 5]
Figure 112008008576266-pat00008
상기 화학식 3 내지 5에서 n은 전체 반복단위수로 바람직하게는 10 < n < 10,000 이고, 더욱 바람직하게는 10 < n < 1,000 이다.
또한, 본 발명은 상기 액정배향 중합체를 포함하는 액정배향용 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 액정배향용 조성물은 상기 액정배향 중합체 이외에, 당업계에 알려진 통상적인 용매 또는 첨가제를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 액정배향용 조성물을 이용하여 제조된 액정배향막을 제공한다.
액정배향막은 당분야에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있으며, 이의 일 실시예를 들면 1) 본 발명에 따른 액정배향 중합체를 용매에 용해시켜 액정배향용 조성물을 제조하는 단계; 및 2) 상기 액정배향용 조성물을 기재(substrate)상에 도포하고 용매를 제거한 후, 광조사하는 단계를 포함하여 이루어진다.
상기 1) 단계에서, 사용 가능한 용매는 N-메틸피롤리돈(NMP), N-에틸피롤리 돈(NEP), 디메틸포름아미드(DMF), 부틸셀로솔브, γ-부티로락톤, 클로로벤젠, 디메틸설폭사이드(DMSO), 디메틸아세트아미드, 시클로펜탄온(cyclopentanone), 시클로헥산온(cyclohexanone), 테트라히드로퓨란(THF), 디클로로에탄 또는 이들의 혼합물 등이 있으며, 이들에 한정되지 않는다.
상기 액정배향용 조성물 내 중합체의 불휘발분 농도는 특별한 제한이 없으며, 사용하고자 하는 코팅 방법에 따라 적절히 조절 가능하다. 바람직하게는 조성물 총 중량에 대해 2 내지 5 중량% 범위가 바람직하다.
상기 2) 단계에서, 상기 액정배향용 조성물을 기재, 예컨대 유리 기판에 도포한 후 용매를 제거하고 이후 광 조사한다.
상기 액정배향용 조성물을 기재상에 도포하는 방법으로는 당업계에 알려진 롤 코팅(roll coating), 커튼 코팅(curtain coating), 스핀 코팅(spin coating), 슬롯 다이 코팅, 각종 인쇄 또는 침적 등의 방법을 사용할 수 있다.
상기 기재는 광배향막으로 통상 사용되는 기재로서, 유리 기판, 플라스틱 기판 또는 기타 플렉시블 기판 등을 사용할 수 있으며, 내열성이 강한 투명 유리 기판이 바람직하다. 상기 기재상에 도포되는 액정배향용 조성물의 두께는 특별한 제한이 없으며, 액정을 배향시키기 위한 통상적인 범위, 예컨대 50 내지 100 ㎚ 내에서 조절 가능하다.
또한, 용매를 제거하기 위한 방법도 특별한 제한이 없으며, 예컨대 150 내지 200 ℃ 범위에서 30 분 내지 1 시간 정도 가열하여 수행할 수 있다.
액정배향용 조성물이 도포된 표면에 광조사를 수행함으로써, 본 발명의 액정 배향막이 제조된다.
상기 액정배향막은 광조사에 의해 액정배향 중합체의 분자내에 존재하는 광중합 치환기, 예컨대 아크릴기 및/또는 메타아크릴기가 광중합 반응을 일으켜서 가교된(crossinked) 고분자 막을 형성함과 동시에 액정배향 중합체 분자 내 포함된 아조벤젠, 쿠마린, 찰콘 또는 신나메이트 등의 광반응기가 광이방성을 나타내어 광배향 기능을 발현하게 된다.
조사광은 특별한 제한이 없으나, 자외선(UV)이 바람직하다. 또한, 광조사 방법 역시 특별히 한정하지 않으나, 편광자를 사용하여 선형 편광시킨 자외선 또는 편광자를 이용하지 않은 비편광된 자외선을 경사조사 또는 수직조사할 수 있다.
수직 조사시의 경사각은 당업계에서 통상적으로 수행되는 범위내에서 조절 가능하며, 0 내지 30 °가 바람직하고, 조사 시간은 램프의 전력에 따라 달라지나, 5 초 내지 10 분간이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 액정배향막을 포함하는 액정디스플레이를 제공한다.
액정디스플레이는 당업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 제작될 수 있다. 상기 액정디스플레이의 제작 중 액정셀의 일 실시예를 들면, 상기한 바에 따라 제조된 액정배향막을 갖는 광반응이 유도된 두 개의 유리 기판 중 하나에는 볼스페이서가 함유된 광반응성 접착제를 유리 기판 끝부분에 도포한 후, 이것에 나머지 하나의 유리 기판을 합착하여 접착제가 도포된 부분만 자외선을 조사하여 셀을 접합시킨다. 이후 완성된 셀에 액정을 주입하고 열처리 한 후, 액정셀을 완성한다.
실제로, 상기 액정배향막을 구비하는 본 발명의 액정디스플레이는 우수한 배 향상태를 나타낼 뿐 아니라 장시간의 열안정성 테스트를 거쳐도 액정의 우수한 배향 상태가 유지되고, 전기적 특성인 잔상 측면에서도 잔상이 나타나지 않는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 : 중합체 1
실시예 1-1 : 모노머 1의 합성
[화학식 6]
Figure 112008008576266-pat00009
멜라민 2 g을 20 mL의 테트라히드로퓨란에 녹인 용액에, 4-메톡시신남산을 티오닐클로라이드로 처리하여 얻은 4-메톡시신나모일클로라이드 5 g을 30 mL의 테트라히드로퓨란에 녹인 용액을 0 ℃에서 천천히 가하면서 교반하였다. 상기 교반 후 침전물을 여과하고 제거하여 6 g의 디신나메이트-멜라민을 얻었다.
메타크릴산 나트륨염 4.5 g을 50 mL의 증류수에 녹인 후 디요오드화메탄 2.5 g을 녹인 테트라히드로퓨란 50 mL을 0 ℃에서 서서히 가하면서 교반하였다. 용매를 감압증발하여 제거하고 메틸렌클로라이드에 녹여서 침전물을 제거한 후 감압건조하여 아이오도메틸 메타크릴레이트 4.9 g을 얻었다.
상기 제조한 6 g의 디신나메이트-멜라민을 150 mL의 테트라히드로퓨란에 녹인후 2.1 g의 아이오도메틸 메타크릴레이트를 0 ℃에서 천천히 가하였다. 1 mL의 트리에틸아민을 이 용액에 천천히 가하였다. 4 시간 교반 후, 생성된 침전물을 여과하고 제거한 후 테트라히드로퓨란과 디에틸에테르로 재결정하여 모노머 1 6.1 g을 얻었다.
상기 모노머 1을 핵자기공명분광기(1H-NMR)를 이용하여 확인하였다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3): 8.37 (s, 3H), 7.62-7.51 (m, 4H), 7.17 (d, 2H, J = 16Hz), 7.14-7.11 (m, 4H), 6.80 (d, 2H, J = 16Hz), 6.12-6.07 (m, 1H), 5.64-5.43 (m, 1H), 3.83 (s, 6H), 3.59 (s, 2H), 1.93-1.90 (m, 3H).
실시예 1-2 : 중합체 1의 제조
상기 합성된 모노머 1 1.5 g과 아조이소부티로나이트릴(AIBN) 60 mg을 디메틸포름아마이드 10 ml에 녹이고 질소로 상온에서 30 분간 버블링 시킨 후 온도를 70 ℃로 상승시키고 24 시간 반응시켰다. 이 반응용액을 실온으로 냉각시킨 후 과량의 메탄올에 적하하여 침전시켰다. 얻어진 침전물은 감압 여과한 후 다시 디메틸포름아마이드 10 ml에 녹인 후 과량의 메탄올에 재침전시키고 감압 여과 후 진공 건조시켜, 하기 화학식 3으로 표시되는 중합체 1 1.2 g을 얻었다.
[화학식 3]
Figure 112008008576266-pat00010
상기 화학식 3으로 표시되는 중합체 1을 GPC(Gel permeation chromatography)를 통해 분자량을 확인하였는데, 수평균분자량(Mn)이 22,000, 무게평균분자량(Mw)이 51,000 이었다.
실시예 1-3 : 액정배향용 조성물의 제조
상기의 실시예 1-2에서 얻어진 중합체 1을 N-메틸피롤리돈(NMP)과 부틸셀로솔브(2-buthoxyethanol)의 혼합용액(부피비=80:20)에 불휘발분 농도가 2 내지 10 % 사이가 되게 녹인 후 이것을 0.2 mm의 필터에 여과하여 액정배향용 조성물을 제조하였다.
실시예 1-4 : 액정셀의 제조
상기 실시예 1-3에서 제조한 액정배향용 조성물을 인듐틴옥사이드(ITO) 전극이 도포된 유리 기판 위에 30 내지 100 nm의 두께로 코팅 한 후 액정배향용 조성물이 도포된 유리 기판을 150 ℃에서 30 분 동안 건조하여 용매를 제거하였다. 액정배향용 조성물이 도포된 면을 100 mJ 내지 10 J의 자외선을 조사하여 광반응을 유도하였다. 광반응이 유도된 두개의 유리 기판 중 하나에는 볼스페이서가 함유된 광 반응성 접착제 끝부분에 도포한 후 나머지 한 개의 유리 기판을 합착하여 접착제가 도포된 부분만 자외선을 조사하여 셀을 접합시켰다. 완성된 셀에 액정을 주입하고 100 ℃에서 10 분 동안 열처리한 후 액정셀을 완성하였다.
실시예 2 : 중합체 2
실시예 2-1 : 모노머 2의 합성
[화학식 7]
Figure 112008008576266-pat00011
4-플루오로신남산을 티오닐클로라이드로 처리하여 얻은, 4-플루오로신나모일클로라이드 5 g을 30 mL의 테트라히드로퓨란에 녹인 용액에 브로모에탄올 3.5 g을 0 ℃에서 천천히 가하면서 교반하였다. 교반 후, 침전물을 여과하고 제거한 후 감압증류한 컬럼크로마토그래피로 정제하여 2-브로모에틸-4-플루오로신나메이트 6.5 g을 얻었다. 멜라민 2.5 g을 20 mL의 테트라히드로퓨란에 녹인 용액에 브로모에틸옥시신나메이트 5.8 g을 가한 후, 트리에틸아민 0.5 mL을 0 ℃에서 천천히 가하였다. 침전물을 여과하고 제거한 후 감압증류하고 에탄올로 재결정하여 디-2-에틸-4-플루오로신나메이트-멜라민 7.1 g을 얻었다.
4-하이드록시부틸메타크릴레이트 5 g을 50 mL의 테트라히드로퓨란에 녹인 후 3 g의 파라톨루엔술포닐클로라이드를 가한 후, 1 mL의 트리에틸아민을 0 ℃에서 천천히 가하였다. 침전물을 여과하고 제거한 후 감암증류하고, 디클로로메탄에 잔여물을 녹인 후 소금물로 여러 번 세척하여 토실레이티드-부틸옥시메타크릴레이트 6.3 g을 얻었다.
5.6 g의 디플루오로신나메이트-멜라민을 140 mL의 테트라히드로퓨란에 녹인 후 2.9 g의 토실레이티드-부틸옥시메타크릴레이트를 0 ℃에서 천천히 가하였다. 1 mL의 트리에틸아민을 이 용액에 천천히 가하였다. 4 시간 교반 후, 생성된 침전물을 여과하고 제거한 후 테트라히드로퓨란과 디에틸에테르로 재결정하여 모노머 2 5.9 g을 얻었다.
상기 모노머 2를 핵자기공명분광기(1H-NMR)를 이용하여 확인하였다
1H NMR (400 MHz, CDCl3): 8.37 (s, 3H), 7.67-7.63 (m, 2H), 7.30-7.17 (m, 8H), 6.37 (dd, 2H, J = 15.8, 0.7Hz), 6.08-6.07 (m, 1H), 5.57-5.56 (m, 1H), 4.22 (t, 4H, J = 5.7Hz), 4.11 (t, 2H, J = 6.0Hz), 3.38 (t, 4H, J = 5.4Hz), 3.30 (t, 2H, J = 6.8Hz), 1.94 (dd, 3H, J = 1.6, 0.9Hz), 1.66-1.55(m, 4H).
실시예 2-2 : 중합체 2의 제조
상기 실시예 1-2에서 모노머 1 대신 모노머 2를 사용하는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 하기 화학식 4로 표시되는 중합체 2를 제조하였다.
[화학식 4]
Figure 112008008576266-pat00012
상기 화학식 4로 표시되는 중합체 2를 GPC를 통해 분자량을 확인하였는데, 수평균분자량(Mn)이 36,000, 무게평균분자량(Mw)이 68,000 이었다.
실시예 2-3 : 액정배향용 조성물의 제조
상기 실시예 1-3에서 중합체 1 대신 중합체 2를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-3과 동일한 방법으로 액정배향용 조성물을 제조하였다.
실시예 2-4 : 액정셀의 제조
상기 실시예 2-3에서 제조한 액정배향용 조성물을 이용하여 상기 실시예 1-4와 동일한 방법으로 액정셀을 제조하였다.
실시예 3 : 중합체 3
실시예 3-1 : 모노머 3의 합성
[화학식 8]
Figure 112008008576266-pat00013
4-클로로아닐린 2.1 g을 테트라히드로퓨란 80 mL에 녹인 후, 1.1 g의 프탈릭언하이드라이드와 0.6 mL의 트리에틸아민을 0 ℃에서 가하였다. 침전물을 제거한 후 감압증류하여 얻은 고형분을 메틸렌클로라이드에 녹이고, 디사이클로헥실카르보디이미드 1.1 g과 4-디메틸아미노피리딘 0.2 g을 가하였다. 5 시간 교반후, 침전물을 여과하고 제거한 후 감압증류하고 컬럼크로마토그래피로 정제하여 4-클로로페닐말레이미드 2.4 g을 얻었다.
4.5 g의 디-4-플루오로시나마이드-멜라민을 50 mL의 증류수와 20 mL 테트라히드로퓨란에 녹인 후 0.1 g의 구리와 4-클로로페닐말레이미드 1.6 g을 녹인 30 mL의 테트라히드로퓨란에 천천히 가하였다. 6 시간 교반 후, 침전물을 여과하여 제거한 후 에탄올과 디에틸에테르로 재결정하여 모노머 3 4.9 g 얻었다.
상기 모노머 3을 핵자기공명분광기(1H-NMR)를 이용하여 확인하였다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3): 10.08 (s, 3H), 7.72 (d, 2H, J = 9.2Hz), 7.42-7.37 (m, 4H), 7.32 (d, 2H, J = 9.2Hz), 7.26 (d, 4H, J = 9.2Hz), 7.18 (d, 2H, J = 15.7Hz), 7.06 (s, 2H), 6.80 (d, 2H, J =15.7Hz).
실시예 3-2 중합체 3의 제조
상기 실시예 1-2에서 모노머 1 대신 모노머 3을 사용하는 것을 제외하고는 동일한 방법을 이용하여 하기 화학식 5로 표시되는 중합체 3을 제조하였다.
[화학식 5]
Figure 112008008576266-pat00014
상기 화학식 5으로 표시되는 중합체 3을 GPC를 통해 분자량을 확인하였는데, 수평균분자량(Mn)이 62,000, 무게평균분자량(Mw)이 135,000 이었다.
실시예 3-3 : 액정배향용 조성물의 제조
상기 실시예 1-3에서 중합체 1 대신 중합체 3를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-3과 동일한 방법으로 액정배향용 조성물을 제조하였다.
실시예 3-4 : 액정셀의 제조
상기 3-3에서 제조한 액정배향용 조성물을 이용하여 상기 실시예 1-4와 동일한 방법으로 액정셀을 제조하였다.
비교예 1
비교예 1-1 : 광반응기가 대칭적 구조를 가지지 않고 수직으로 구성된 중합체
상기 실시예에 의하여 제조된 중합체 1 내지 3의 배향성 및 열안정성을 비교하기 위하여, 대칭적 구조를 가지지 않고 고분자 주쇄에 광반응기가 수직으로 연결된 기존에 잘 알려진 폴리비닐 신나메이트(polyvinyl cinnamate) 고분자형 광배향제를 이용하여 비교실험 하였다.
비교예 1-2 : 액정배향용 조성물의 제조
상기 실시예 1-3에서 중합체 1 대신 폴리비닐 신나메이트를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1-3과 동일한 방법으로 액정배향용 조성물을 제조하였다.
비교예 1-3 : 액정셀의 제조
상기 비교예 1-2에서 제조한 액정배향용 조성물을 이용하여 상기 실시예 1-4와 동일한 방법으로 액정셀을 제조하였다.
실험예 1 : 액정셀의 배향상태 평가
본 발명의 실시예 1 내지 3 및 비교예 1에 따른 액정셀의 배향상태를 평가하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였다.
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예에서 제조된 액정셀을 사용하여, 각 액정셀을 편광 방향이 직교하는 2장의 편광판 사이에 두고 명암 상태, 역배향 유무 그리고 액정 흐름자국 유무 등을 육안관측 함으로써 배향상태를 확인 하였다.
결과는 도 1에 나타내었다.
도 1에 나타난 바와 같이, 중합체 1 내지 3을 이용해 제조된 액정셀은 배향 불량이 전혀 없는 아주 우수한 배향상태를 나타낸 반면 비교예 1을 이용해 제조된 액정셀은 다수의 액정흐름 자국의 배향불량이 관찰되었다.
실험예 2 : 액정셀의 열안정성 평가
본 발명의 실시예 1 내지 3 및 비교예 1에 따른 액정셀의 열안정성을 확인하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였다.
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예에 따른 액정셀의 제조과정 중, 두개의 유리 기판을 합착한 후 액정을 주입하기 전에 100 ℃ 및 200 ℃의 온도에서 30 분간 방치한 후 상온으로 식히고 액정을 주입한 후 배향상태를 평가함으로 안정성을 평가 하였다.
결과는 도 2에 나타내었다.
도 2에 나타난 바와 같이, 중합체 1 내지 3을 이용해 제조된 액정셀은 열테스트를 거쳐도 배향불량 없는 배향 상태를 나타낸 반면 비교예를 이용해 제조된 액정셀은 액정배향이 거의 되지 않았다.
실험예 3 : 액정셀의 잔상특성 평가
본 발명의 실시예 1 내지 3 및 비교예 1에 따른 액정셀의 잔상특성을 확인하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였다.
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1에 따른 액정셀에 전압 7V를 인가한 후 6시간 경과 후에 전압을 끄고 이전과의 휘도 변동을 관측함으로써 잔상특성을 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.
[표 1]
배향막 재료 초기 휘도 변동율 (%) 잔상소거 시간
실시예 1 12 3분 50초
실시예 2 17 5분 20초
실시예 3 8 2분 20초
비교예 1 43 35분 20초
표 1에 나타난 바와 같이, 비교예 1의 경우 전압을 끈 후 초기 휘도 변동율이 클 뿐 아니라 초기 휘도 값으로 돌아오는데 많은 시간(잔상 소거 시간)이 걸리는 반면, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 3의 액정셀의 경우 초기 휘도 변동율이 작을 뿐 아니라 초기 휘도 값으로 복원하는데 걸리는 시간도 훨씬 짧았다.
도 1은 본 발명에 따른 액정배향 중합체를 사용하여 제조된 액정셀의 배향상태를 나타낸 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 액정배향 중합체를 사용하여 제조된 액정셀의 열안정성을 나타낸 사진이다.

Claims (10)

  1. 하기 화학식 2로 표시되는, 광반응기의 분자구조가 대칭을 이루는 광반응기를 포함하는 액정배향 중합체;
    [화학식 2]
    Figure 112011042175915-pat00015
    상기 화학식 2에서,
    B는 고분자 반복단위로 아크릴계 폴리머, 폴리이미드 또는 폴리실록산이고,
    n은 전체 반복단위수로 10 < n < 10,000 이며,
    S2는 고분자 주쇄와 광반응기와의 연결 부위이고,
    Y는 편광 자외선 조사에 의해 이방성이 유도되는 광반응기이며,
    E는 말단 부위로 수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬기이다.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 S2는 직접결합이거나, 1 내지 5개의 탄소가 N 또는 S로 치환되거나 비치환된, 에테르, 에스테르, -NH- 또는 아미드의 연결기를 갖는 탄소수 1 내지 20의 알킬, 탄소수 3 내지 18의 시클로알킬 및 탄소수 5 내지 18의 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종인 것인 액정배향 중합체.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 S2는 하기로 표시되는 2가기인 것인 액정배향 중합체;
    Figure 112008008576266-pat00016
    ,
    Figure 112008008576266-pat00017
    여기서, m 또는 l은 1 내지 10의 정수이다.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 Y는 아조벤젠, 쿠마린, 찰콘 또는 신나메이트인 것인 액정배향 중합체.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 액정배향 중합체는 하기 화학식 3, 화학식 4 또는 화학식 5로 표시되는 중합체인 것인 액정배향 중합체;
    [화학식 3]
    Figure 112008008576266-pat00018
    [화학식 4]
    Figure 112008008576266-pat00019
    [화학식 5]
    Figure 112008008576266-pat00020
    여기서,
    n은 전체 반복단위수로 10 < n < 10,000 이다.
  8. 청구항 1 및 청구항 4 내지 청구항 7 중 어느 한 항의 액정배향 중합체를 포함하는 액정배향용 조성물.
  9. 청구항 8의 액정배향막용 조성물을 이용하여 제조된 액정배향막.
  10. 청구항 9의 액정배향막을 포함하는 액정디스플레이.
KR1020080010596A 2008-02-01 2008-02-01 액정배향 중합체, 이를 포함하는 액정배향용 조성물,이로부터 제조된 액정배향막 및 이를 포함하는액정디스플레이 KR101108230B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080010596A KR101108230B1 (ko) 2008-02-01 2008-02-01 액정배향 중합체, 이를 포함하는 액정배향용 조성물,이로부터 제조된 액정배향막 및 이를 포함하는액정디스플레이

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080010596A KR101108230B1 (ko) 2008-02-01 2008-02-01 액정배향 중합체, 이를 포함하는 액정배향용 조성물,이로부터 제조된 액정배향막 및 이를 포함하는액정디스플레이

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090084415A KR20090084415A (ko) 2009-08-05
KR101108230B1 true KR101108230B1 (ko) 2012-01-31

Family

ID=41204977

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080010596A KR101108230B1 (ko) 2008-02-01 2008-02-01 액정배향 중합체, 이를 포함하는 액정배향용 조성물,이로부터 제조된 액정배향막 및 이를 포함하는액정디스플레이

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101108230B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050030153A (ko) * 2003-09-24 2005-03-29 후지 샤신 필름 가부시기가이샤 배향막, 위상차판, 및 그의 제조 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050030153A (ko) * 2003-09-24 2005-03-29 후지 샤신 필름 가부시기가이샤 배향막, 위상차판, 및 그의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090084415A (ko) 2009-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100819416B1 (ko) 아조 화합물, 및 그것을 사용한 광배향막용 조성물, 및광배향막의 제조 방법
KR100779368B1 (ko) 액정배향 공중합체, 이를 포함하는 액정배향막, 및 이를포함하는 액정디스플레이
JP4900632B2 (ja) 光配向膜用材料、光配向膜及びその製造方法
KR100850630B1 (ko) 액정배향막용 조성물 및 이를 이용하는 액정 표시 소자
KR100711901B1 (ko) 액정배향 공중합체 및 이를 이용한 액정표시소자
KR20150067217A (ko) 횡전계 구동형 액정 표시 소자용 액정 배향막을 갖는 기판의 제조 방법
KR100715632B1 (ko) 광반응기를 갖는 다기능성 단량체, 이를 이용한액정표시소자용 배향막 및 상기 배향막을 포함하는액정표시소자
JP2021516365A (ja) 液晶配向剤組成物、これを用いた液晶配向膜の製造方法、これを用いた液晶配向膜および液晶表示素子
KR100943148B1 (ko) 액정배향용 조성물, 이로부터 제조된 액정배향막 및 이를포함하는 액정디스플레이
KR20090056509A (ko) 액정 표시 장치 및 그의 제조 방법
JP7102536B2 (ja) 液晶配向剤組成物、これを用いた液晶配向膜の製造方法、これを用いた液晶配向膜および液晶表示素子
KR100762832B1 (ko) 광반응성 화합물, 이를 이용한 액정 배향막, 그 제조방법및 상기 배향막을 포함하는 액정표시소자
KR101108230B1 (ko) 액정배향 중합체, 이를 포함하는 액정배향용 조성물,이로부터 제조된 액정배향막 및 이를 포함하는액정디스플레이
CN106398721B (zh) 液晶取向剂、液晶取向膜、液晶元件、液晶取向膜的制造方法、聚合物以及二胺
KR20190097234A (ko) 신규 중합체 및 디아민 화합물, 액정 배향제, 액정 배향막 및 액정 표시 소자
KR20220141793A (ko) 액정 배향제, 액정 배향막, 액정 표시 소자 및 디아민
KR20130048135A (ko) 폴리아미드계 광반응성 중합체 및 이의 제조 방법
KR101527162B1 (ko) 광반응 효율이 향상된 신규한 중합성 메조겐 화합물 및 이를 포함하는 중합성 액정 조성물
KR20150037575A (ko) 광배향성 중합체 및 이를 포함하는 액정 배향막
JP7102541B2 (ja) 液晶配向剤組成物、それを用いた液晶配向膜の製造方法、それを用いた液晶配向膜および液晶表示素子
JP2021047214A (ja) 液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
CN115433591A (zh) 液晶取向剂、液晶取向膜、液晶元件、以及聚合体及其制造方法
CN115449376A (zh) 液晶取向剂及其应用、聚酰胺酸、聚酰胺酸酯及聚酰亚胺、二胺及四羧酸二酐的制造方法
WO2020165000A1 (en) Method for the preparation of photoaligning polymer materials and compositions
KR20200059043A (ko) 액정 배향제 조성물, 이를 이용한 액정 배향막의 제조 방법, 이를 이용한 액정 배향막 및 액정표시소자

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141231

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151229

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161227

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180102

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190107

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200102

Year of fee payment: 9