KR102047521B1 - Composition for preparing homogeneously aligned liquid crystal layer, manufacturing method of liquid crystal display using the same and liquid crystal display - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수평배향 유도용 액정 조성물, 그를 이용한 수평배향형 액정표시장치의 제조방법 및 그 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명은 화학식 1로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체 1종 이상이 함유된 수평배향 유도용 액정 조성물을 포함한 액정 셀에, 선편광 자외선 조사에 의해 상기 배향유도형 광중합성 단량체가 광중합되어 기판의 내부표면에 광중합체층이 형성되고, 인시츄(in situ)방식으로 액정호스트의 균일한 수평배향이 유도된 액정층을 포함하는 수평배향형 액정표시장치를 제공할 수 있으며, 특히, 상기 수평배향형 액정표시장치는 인시츄 방식으로 액정의 수평배향을 유도할 뿐 아니라, 배향 유도 후 열처리 및 상기 열처리 후 선편광 또는 비편광된 자외선의 추가 조사에도 배향 안정성을 구현한다.
The present invention relates to a liquid crystal composition for induction of horizontal alignment, a method of manufacturing a horizontal alignment liquid crystal display device using the same, and a liquid crystal display device thereof.
The present invention relates to a liquid crystal cell including a liquid crystal composition for horizontal alignment induction containing one or more types of alignment-induced photopolymerizable monomers represented by Formula 1, wherein the alignment-induced photopolymerizable monomers are photopolymerized by linearly polarized ultraviolet radiation. It is possible to provide a horizontal alignment liquid crystal display device including a liquid crystal layer in which a photopolymer layer is formed on a surface thereof, and a uniform horizontal alignment of the liquid crystal host is induced in an in situ manner, and in particular, the horizontal alignment liquid crystal device. The display device not only induces horizontal alignment of the liquid crystal in an in situ manner, but also realizes orientation stability in heat treatment after induction of orientation and further irradiation of linearly or unpolarized ultraviolet light after the heat treatment.

Description

수평배향 유도용 액정 조성물, 그를 이용한 수평배향형 액정표시장치의 제조방법 및 그 액정표시장치{COMPOSITION FOR PREPARING HOMOGENEOUSLY ALIGNED LIQUID CRYSTAL LAYER, MANUFACTURING METHOD OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY USING THE SAME AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY} Liquid crystal composition for horizontal orientation induction, a method of manufacturing a horizontal alignment liquid crystal display device using the same and a liquid crystal display device thereof

본 발명은 수평배향 유도용 액정 조성물, 그를 이용한 수평배향형 액정표시장치의 제조방법 및 그 액정표시장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 화학식 1로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체 1종 이상이 함유된 수평배향 유도용 액정 조성물을 포함한 액정 셀에, 선편광 자외선 조사에 의해 상기 배향유도형 광중합성 단량체가 광중합되고 인시츄(in situ) 방식으로 액정호스트의 균일한 수평배향이 유도되고 특히, 상기 배향유도형 광중합성 단량체가 선형의 리지드-코어(rigid-core)기를 중심으로 그 말단에 중합성기를 가지며 유연성(flexible) 알킬기로 연결된 구조적 특징에 의해 열처리 및 추가 자외선 조사에도 배향 안정성이 확보된 수평배향 유도용 액정 조성물, 그를 이용한 수평배향형 액정표시장치의 제조방법 및 그 액정표시장치에 관한 것이다. The present invention relates to a liquid crystal composition for horizontal alignment induction, a method for manufacturing a horizontal alignment liquid crystal display device using the same, and a liquid crystal display device thereof, and more particularly, contains at least one alignment-induced photopolymerizable monomer represented by Formula (1). The alignment-induced photopolymerizable monomer is photopolymerized by linearly polarized ultraviolet irradiation and induces a uniform horizontal alignment of the liquid crystal host in an in situ manner to the liquid crystal cell including the liquid crystal composition for horizontal alignment induction. Horizontal orientation where the induced photopolymerizable monomer has a polymerizable group at its end with a linear rigid-core group and a structural characteristic connected to a flexible alkyl group to ensure orientation stability even under heat treatment and further ultraviolet irradiation A liquid crystal composition for induction, a method of manufacturing a horizontally oriented liquid crystal display device using the same, and a liquid crystal display device thereof The.

액정표시장치(LCD)는 얇고 경량이어서 다양한 용도에 사용되고 있고, 일반적으로, 화소 어레이를 포함하는 어레이 기판, 상기 어레이 기판과 대향하는 대향 기판 및 상기 어레이 기판과 대향 기판 사이의 액정층을 포함하며, 상기 액정층의 액정 분자들의 배열을 조절하여 광투과도를 변화시킴으로써 이미지를 표시한다.A liquid crystal display (LCD) is thin and lightweight and is used in various applications, and generally includes an array substrate including a pixel array, an opposite substrate facing the array substrate, and a liquid crystal layer between the array substrate and the opposite substrate, The image is displayed by changing the light transmittance by adjusting the arrangement of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer.

최근 액정 디스플레이 시장에서 액정분자의 초기 배향과 관련하여 많은 기술들이 제안되고 있다. Recently, many technologies have been proposed in the liquid crystal display market in relation to the initial alignment of liquid crystal molecules.

현재 가장 많이 상용되는 수직 배향(vertical alignment, VA) 모드 액정소자의 경우 초기 액정 방향을 기판에 대해 수직 배열하기 위해서 필수적으로 배향막을 코팅하고 있다. In the case of the most commonly used vertical alignment (VA) mode liquid crystal device, an alignment layer is essentially coated in order to vertically align the initial liquid crystal direction with respect to the substrate.

이러한 배향막 코팅은 프린트 공정으로 이루어지는데, 대면적 적용시 균일도에 문제가 발생할 수 있으며, 배향막 물질의 손실량이 많아 재료비가 증가되고 또한 고온 공정이 필수적으로 수반되므로 에너지 비용이 상승된다. The alignment layer coating is a printing process, which may cause a problem in uniformity when applying a large area, and the energy cost is increased because the amount of loss of the alignment layer material is increased, the material cost is increased, and the high temperature process is essential.

또한 액정들이 초기 전기장에서 방향성을 갖지 못하기 때문에 선 경사각의 개념을 도입하여야 하는데, 이때 고분자 안정화(Polymer stabilization, PS)가 필수적으로 필요하다. PS 단계를 거쳐야만 빠른 응답속도와 액정의 방향성이 향상된 다중 도메인 화소의 형성 등이 가능하다. 이렇듯 수직 배향모드에서는 배향막 코팅과 선경사각 공정 수행에 따른 비용 상승의 문제점을 가지고 있으므로, 최근에는 선 배향막 코팅공정 없이 특수한 첨가제를 함유한 액정 조성물을 사용하여 상기 문제점을 해결하려는 기술이 활발히 시도되고 있다. Also, since liquid crystals do not have directivity in the initial electric field, the concept of line tilt angle should be introduced. In this case, polymer stabilization (PS) is essential. Only through the PS step, it is possible to form a multi-domain pixel with improved response speed and improved liquid crystal orientation. As such, in the vertical alignment mode, there is a problem of cost increase due to the alignment film coating and the pretilt process. Recently, a technique for solving the above problem by using a liquid crystal composition containing a special additive without the linear alignment film coating process has been actively attempted. .

한편, 수직 배향 모드의 상대 개념으로 액정소자의 수평 배향모드 역시 액정을 기판 표면에 수평하게 배열하기 위하여 기판에 배향막을 먼저 코팅한 후 열적 안정화를 진행해야 하며, 상기 열적 안정화 이후의 수평 배향모드에서는 배향막 표면에 일정한 방향으로 이방성을 부여하여 액정을 일정한 방향으로 정렬하게 만드는 러빙 공정을 수행하고 있다. On the other hand, as a relative concept of the vertical alignment mode, the horizontal alignment mode of the liquid crystal device also needs to coat the alignment layer on the substrate first to thermally stabilize the liquid crystal to align the liquid crystals on the substrate surface, and in the horizontal alignment mode after the thermal stabilization. A rubbing process is performed to impart anisotropy in a predetermined direction to the alignment film surface to align the liquid crystal in a predetermined direction.

가장 보편적인 상용화 기술로서, 폴리이미드(PI)층 코팅과 러빙 공정을 이용한 배향방법이 적용되고 있는데, 이러한 배향기술은 러빙 과정에서 발생하는 정전기 문제와 러빙포의 마모상태, 기판 조건에 따라 기판의 일부 영역에서의 배향의 불균일 문제가 해결해야 할 중요과제로 남아있다. 따라서, 액정표시장치의 대형화, 초고정세화를 위해서는 배향의 특성 및 균일도의 확보는 반드시 해결하여야 할 중요한 기술적인 과제이다.As the most common commercialization technology, an orientation method using a polyimide (PI) layer coating and a rubbing process is applied. The orientation technique is based on the electrostatic problem generated during the rubbing process, the wear state of the rubbing cloth, and the substrate condition depending on the substrate condition. The problem of non-uniformity of orientation in some areas remains an important challenge to solve. Therefore, in order to increase the size of the liquid crystal display device and to increase the ultra fine resolution, securing the characteristics of the alignment and the uniformity is an important technical problem to be solved.

현재 이러한 기술적인 문제를 해결하기 위해 광배향법이 활발히 연구되고 있으며, 특히, 이 중에서도 폴리이미드(PI) 광배향막을 코팅한 후 단파장 고에너지 자외선을 조사하여 액정 배향을 위한 표면 이방성을 유도하는 기술이 일부 양산에 적용되고 있다. Currently, photo-alignment method is actively researched to solve these technical problems, and among them, a technique of inducing surface anisotropy for liquid crystal alignment by irradiating short wavelength high energy ultraviolet ray after coating polyimide (PI) photo-alignment layer This is applied to some mass production.

그러나, 여전히 공정의 효율성 및 배향의 특성이 미흡하여 이를 해결하기 위한 노력이 지속되고 있다.However, there is still a lack of characteristics of the efficiency and orientation of the process, and efforts to solve this problem continue.

최근에는 광배향용 고분자 배향제에 적용되던 광감응성기를 중합성 단량체의 형태로 액정 조성물에 첨가하여 인시츄(in situ) 방식으로 균일한 배향을 유도하는 방법에 대한 연구가 진행되고 있다. Recently, research has been conducted on a method of inducing uniform alignment in an in situ manner by adding a photosensitive group applied to a photoalignment polymer alignment agent to a liquid crystal composition in the form of a polymerizable monomer.

그러나 여전히 폴리이미드(PI) 배향막 코팅 후 편광된 UV를 조사하거나, 러빙공정을 수행하여 제작된 셀(PI-IPS)보다 액정의 방향성 유도 정도가 미흡하거나, 응답속도 및 전기-광학적 물성이 충족되지 않는 문제가 있다. However, the degree of directional induction of the liquid crystal is less than that of the cell (PI-IPS) fabricated by irradiating polarized UV after the polyimide (PI) alignment layer coating or the rubbing process, or the response speed and electro-optical properties are not satisfied. There is no problem.

이러한 문제를 해소하기 위하여, 나노 크기의 막대를 액정분자에 섞어 배향하는 기술, 소수성 분자를 이용한 배향기술, 반응성 메조겐(RM)을 이용한 배향기술 등이 보고되고 있다. In order to solve this problem, a technique of mixing nano-size rods with liquid crystal molecules and aligning them, an alignment technique using hydrophobic molecules, and an alignment technique using reactive mesogen (RM) have been reported.

현재, 액정 첨가제를 이용한 인시츄 방식의 배향 유도법에서는 종래의 광배향용 고분자에 적용되었던 광감응성기를 함유한 단량체들이 연구되고 있다. 즉, 종래 보고는 아조벤젠(azo-benzene), 신나메이트(cinnamoyl), 챠콘(chalcon), 쿠마린(coumarine), 페닐렌비닐렌(phenylene vinylene), 페닐렌아세틸렌(phenylene acetylene) 등의 작용기를 가지는 반응성 메조겐(RM) 화합물의 사용에 의한 광배향에 대한 연구가 집중되어 왔다. Currently, monomers containing a photosensitive group, which have been applied to conventional photo-alignment polymers, have been studied in an in-situ orientation induction method using liquid crystal additives. That is, the conventional report is reactive having a functional group such as azo-benzene, cinnamoyl, chacon, chalmarine, coumarine, phenylene vinylene, phenylene acetylene, etc. Research on photoalignment by the use of mesogen (RM) compounds has been concentrated.

상기의 광감응성 반응성 메조겐(RM)은 특정 파장의 빛에 감응하여 트랜스-시스 이성질화 또는 광화학 반응에 의한 이량화 (dimerization)되는 광감응성 (photo-responsive) 메조겐 화합물로서, 화합물의 구조적인 이방성으로 인하여 흡수 및 광감응이 편광의 방향에 따라 다르게 나타나는 이색성(dichroism)을 나타내므로, 선편광 조사에 의해 균일한 수평배향을 유도할 수 있다. 그러나, 이들의 경우에는 광감응성의 가역성으로 인해 근본적으로 배향의 안정성이 낮아지는 문제점이 지적되고 있다. The photosensitive reactive mesogen (RM) is a photo-responsive mesogen compound which is dimerized by trans-cis isomerization or photochemical reaction in response to light of a specific wavelength, Due to the anisotropy, since absorption and light sensitivity exhibit dichroism differently depending on the direction of polarization, uniform horizontal alignment can be induced by linearly polarized light irradiation. However, in these cases, it is pointed out a problem that the stability of the orientation is lowered fundamentally due to the photosensitivity reversibility.

이에, 본 발명자들은 종래 문제점을 개선하고자 노력한 결과, 종래의 광배향에 사용되는 광감응성 반응성 메조겐 화합물에서 광화학적 반응의 가역성이 있는 상기 광감응성 작용기를 배제한 특정한 구조의 첨가제로서 배향유도형 광중합성 단량체를 사용함으로써 유도된 배향의 안정성을 크게 향상시키고, 이때, 상기 배향유도형 광중합성 단량체가 선형의 리지드-코어(rigid-core)기를 중심으로 그 말단에 유연성(flexible) 알킬기로 연결된 광중합성기를 가지며, 이러한 배향유도형 광중합성 단량체를 함유한 수평배향 유도용 액정 조성물로 액정 셀을 제작하고, 상기에 선편광 자외선 조사하여 상기 배향유도형 광중합성 단량체의 광중합에 의해 액정표시장치 기판의 내부표면에 광중합체층을 형성하고, 액정호스트의 균일한 수평배향을 유도하고, 특히 배향유도 이후 배향의 특성 및 안정성을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다. Accordingly, the present inventors have tried to improve the conventional problems, the orientation-induced photopolymerizable as an additive of a specific structure excluding the photosensitive functional group that is reversible of the photochemical reaction in the photosensitive reactive mesogen compound used in the conventional photoalignment The use of monomers greatly improves the stability of the orientation induced, wherein the orientation-induced photopolymerizable monomer is a photopolymerizable group linked to a flexible rigid alkyl group at its terminal about a linear rigid-core group. A liquid crystal cell is prepared from the liquid crystal composition for horizontal alignment induction containing the alignment-induced photopolymerizable monomer, and is irradiated with linearly polarized ultraviolet rays to the inner surface of the liquid crystal display device substrate by photopolymerization of the alignment-induced photopolymerizable monomer. Forming a photopolymer layer, inducing a uniform horizontal orientation of the liquid crystal host, in particular By also determine the properties and stability of orientation after the ointment, the present invention has been completed.

대한민국특허 제1060829호(2011.08.30. 공고)Republic of Korea Patent No. 1060829 (August 30, 2011) 대한민국공개특허 제2016-0101193호(2016.08.24 공개)Republic of Korea Patent Publication 2016-0101193 (2016.08.24 published) 국제공개특허 WO2011-115338호(2011.09.22 공개)International Publication WO2011-115338 (published Sep. 22, 2011)

Masanobu Mizusaki, Hiroshi Tsuchiya & Kiyoshi Minoura, LIQUID CRYSTALS, 2017, 44, 1-8.Masanobu Mizusaki, Hiroshi Tsuchiya & Kiyoshi Minoura, LIQUID CRYSTALS, 2017, 44, 1-8.

본 발명의 목적은 화학식 1로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체 1종 이상이 함유된 수평배향 유도용 액정 조성물을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a liquid crystal composition for induction of horizontal alignment containing at least one type of orientation-induced photopolymerizable monomer represented by the formula (1).

본 발명의 다른 목적은 상기 수평배향 유도용 액정 조성물을 이용한 수평배향형 액정표시장치의 제조방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a horizontal alignment type liquid crystal display device using the liquid crystal composition for horizontal alignment induction.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 수평배향형 액정표시장치의 제조방법으로부터 수평배향형 액정표시장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a horizontal alignment liquid crystal display device from the method of manufacturing the horizontal alignment liquid crystal display device.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체 1종 이상이 함유된 수평배향 유도용 액정 조성물이고, 상기 배향유도형 광중합성 단량체가 선편광 자외선(linearly polarized UV light) 조사에 의해 인시츄(in situ) 광중합되어 액정의 수평배향을 유도하는, 수평배향 유도용 액정 조성물을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention is a liquid crystal composition for horizontal orientation induction containing one or more orientation-induced photopolymerizable monomer represented by Formula 1, wherein the orientation-induced photopolymerizable monomer is a linearly polarized UV The present invention provides a liquid crystal composition for horizontal alignment induction, which is in situ photopolymerized by irradiation to induce horizontal alignment of liquid crystals.

화학식 1 Formula 1

Figure 112017127896533-pat00001
Figure 112017127896533-pat00001

상기 화학식 1에서, CA 및 CB는 각각 독립적으로 아릴(aryl), 헤테로아릴(heteroaryl) 또는 헤테로 원소를 포함하거나 포함하지 않는 C4 내지 C10의 사이클로알킬(cycloalkyl)기에서 선택되는 환형기로서, 연결기 X를 통해 선형의 리지드-코어(rigid-core) 그룹을 형성하고, 각각의 환형기에서 하나 이상의 수소원자가 C1 내지 C4의 알킬기 또는 할로겐기로 치환 또는 비치환될 수 있으며, In Formula 1, C A and C B are each independently a aryl group, a cyclic group selected from C 4 to C 10 cycloalkyl group containing or not containing aryl (heteroaryl) or hetero elements Form a linear rigid-core group through the linking group X, and in each cyclic group, one or more hydrogen atoms may be substituted or unsubstituted with an alkyl group or a halogen group of C 1 to C 4 ,

X는 CA 및 CB를 연결하는 연결기로서, 단일결합, -O-CO- 또는 -CO-O-에서 선택되는 에스테르기, -O-, -CH2-, -CH2O-, -CF2-, -CF2O-, -CH2CH2-, -CH2CH2O-, -CF2CF2- 중에서 선택되는 하나의 연결기이고, 단, 광 조사에 감응하는 이중결합, 삼중결합, 아조기(N=N), -CO-C=C- 및 -O-CO-C=C-로 이루어진 군에서 선택되는 연결기를 배제하고,X is a linking group connecting C A and C B and is a single bond, an ester group selected from -O-CO- or -CO-O-, -O-, -CH 2- , -CH 2 O-, -CF 2- , -CF 2 O-, -CH 2 CH 2- , -CH 2 CH 2 O-, -CF 2 CF 2 -It is one linking group selected from, provided that a double bond, triple bond sensitive to light irradiation , Azo group (N = N), -CO-C = C- and -O-CO-C = C- excluding the linking group selected from the group,

n은 1 내지 3의 정수이고, R1, R2는 독립적으로 각각 n is an integer of 1 to 3, R 1 , R 2 are each independently

R1 = P1-(CH2)m1O-, P1-(CH2)m1-, P1-(CH2)m1COO- 또는 P1-(CH2)m1OOC- 이고,And (CH 2) m1 OOC-, - R 1 = P 1 - (CH 2) m1 O-, P 1 - (CH 2) m1 -, P 1 - (CH 2) m1 COO- , or P 1

R2 = P2-(CH2)m2O-, P2-(CH2)m2-, P2-(CH2)m2COO- 또는 P2-(CH2)m2OOC- 이고R 2 = P 2- (CH 2 ) m 2 O-, P 2- (CH 2 ) m 2- , P 2- (CH 2 ) m 2 COO- or P 2- (CH 2 ) m 2 OOC-

m1, m2는 독립적으로 0 내지 12의 정수이고, 상기 P1, P2는 독립적으로 각각 아크릴기, 메타크릴기, 아크릴 아마이드기, 또는 메타크릴 아마이드기이다. m1 and m2 are the integers of 0-12 independently, and said P <1> , P <2> are each independently an acryl group, a methacryl group, an acrylamide group, or a methacryl amide group.

상기 배향유도형 광중합성 단량체의 바람직한 일례로는 하기 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것이다. As a preferable example of the said orientation guide type photopolymerizable monomer, it is selected from the group which consists of the following compounds.

Figure 112017127896533-pat00002
Figure 112017127896533-pat00002

상기에서 X, Y, R1, R2는 명세서에서 정의한 바와 같다. In the above, X, Y, R 1 , R 2 are as defined in the specification.

또한 본 발명은 화학식 1로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체 1종 이상이 함유된 액정 혼합물로 이루어진 수평배향 유도용 액정 조성물을 준비하는 제1공정,In another aspect, the present invention provides a first process for preparing a liquid crystal composition for induction of horizontal alignment consisting of a liquid crystal mixture containing at least one orientation-induced photopolymerizable monomer represented by Formula 1,

상기 수평배향 유도용 액정 조성물을 제1기판 및 제2기판 사이에 주입하여 액정 셀 조립체를 제작하는 제2공정 및 A second process of manufacturing a liquid crystal cell assembly by injecting the liquid crystal composition for horizontal alignment induction between a first substrate and a second substrate;

상기 액정 셀 조립체에 인시츄(in situ) 선편광 자외선을 조사하여 상기 배향유도형 광중합성 단량체의 광중합에 의해 액정의 수평배향을 유도하여 액정표시장치를 제작하는 제3공정으로 이루어진, 수평배향형 액정표시장치의 제조방법을 제공한다. A horizontal alignment liquid crystal comprising a third process of inducing a horizontal alignment of liquid crystals by photopolymerization of the alignment-induced photopolymerizable monomer by irradiating in situ linearly polarized ultraviolet rays to the liquid crystal cell assembly to produce a liquid crystal display device A method of manufacturing a display device is provided.

본 발명의 수평배향형 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 상기 제1공정에서 배향유도형 광중합성 단량체 1종 이상의 총량이 액정호스트에 대하여 0.01 내지 5.0 중량%로 함유되는 것이 바람직하다.In the method for manufacturing the horizontally oriented liquid crystal display device of the present invention, it is preferable that the total amount of at least one or more orientation-induced photopolymerizable monomers in the first step is contained in an amount of 0.01 to 5.0 wt% based on the liquid crystal host.

상기 제3공정에서 수평배향 유도용 액정 조성물의 등방상인 온도에서 인시츄 선편광 자외선 처리하고, 상기 3공정 이후 액정의 수평배향이 유도된 액정 조성물에 열처리 또는 상기 열처리 후 수평배향 유도용 액정 조성물의 액정상인 온도에서 선편광 또는 비편광된 자외선의 추가 조사를 실시할 수 있다. In-situ linearly polarized ultraviolet light treatment at an isotropic temperature of the liquid crystal composition for horizontal alignment induction in the third process, and after the heat treatment or liquid crystal of the liquid crystal composition for horizontal alignment induction after the heat treatment to the liquid crystal composition induced with the horizontal alignment of the liquid crystal after the third process Further irradiation of linearly or unpolarized ultraviolet light can be carried out at merchant temperatures.

나아가, 본 발명은 제1기판 및 제2기판, 상기 제1기판 및 제2기판의 사이에 주입된 수평배향 유도용 액정 조성물에 함유된 배향유도형 광중합성 단량체가 인시츄(in situ) 방식으로 조사된 선편광 자외선에 의해 광중합되면서 상·하 기판의 내부표면에 형성된 광중합체층과, 이에 의해 액정의 수평배향이 유도된 액정층을 포함하는 수평배향형 액정표시장치를 제공한다.In addition, the present invention includes a first substrate and a second substrate, said first substrate and said oriented inductive photopolymerizable monomer is in situ comprising a horizontally oriented induce liquid crystal composition injected between the two substrates (in situ) method Provided is a horizontal alignment liquid crystal display device including a photopolymer layer formed on the inner surfaces of upper and lower substrates while being photopolymerized by irradiated linearly polarized ultraviolet rays, and a liquid crystal layer in which horizontal alignment of liquid crystals is induced thereby.

상기 수평배향 유도용 액정 조성물은 화학식 1로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체 1종 이상이 함유된 액정 혼합물로 이루어진 것이며, 본 발명의 수평배향형 액정표시장치는 배향 유도 후 열처리 또는 상기 열처리 후 선편광 및 비편광된 자외선의 추가 조사에도 수평배향이 안정적으로 유지되는 특성을 가진다. The liquid crystal composition for horizontal alignment induction is composed of a liquid crystal mixture containing one or more types of alignment-induced photopolymerizable monomers represented by Formula 1, and the horizontal alignment liquid crystal display device according to the present invention is thermally polarized after alignment induction or linearly polarized after heat treatment. And horizontal alignment is stably maintained even after further irradiation of unpolarized ultraviolet rays.

본 발명은 종래의 광배향에 사용되는 광감응성 반응성 메조겐 화합물에서 광화학적 반응의 가역성이 있는 광감응성 작용기를 배제한, 특정한 구조의 배향유도형 광중합성 단량체를 제공함으로써, 유도된 배향의 안정성을 크게 향상시킬 수 있다. The present invention provides an orientation-induced photopolymerizable monomer having a specific structure, which excludes a reversible photosensitive functional group of a photochemical reaction in a photosensitive reactive mesogen compound used in conventional photoalignment, thereby greatly increasing the stability of the induced orientation. Can be improved.

본 발명의 배향유도형 광중합성 단량체는 선형의 리지드-코어(rigid-core)기를 중심으로 그 말단에 유연성(flexible) 알킬기로 연결된 비가역성 광중합기를 가지는 구조로서, 이를 함유한 수평배향 유도용 액정 조성물로 액정 셀을 제작하고, 상기에 선편광 자외선 조사하여 상기 배향유도형 광중합성 단량체의 광중합에 의해 액정표시장치 기판의 내부표면에 광중합체층이 형성되고 그 과정에서 수평배향으로 유도된 액정층을 포함한 액정표시장치는 배향막 코팅, 소성, 러빙 등의 공정없이도 안정성이 뛰어난 균일한 수평배향을 구현할 수 있다. The orientation-induced photopolymerizable monomer of the present invention has a structure having an irreversible photopolymerization group connected to a flexible alkyl group at its end with a linear rigid-core group as a liquid crystal composition for horizontal orientation induction. A liquid crystal display including a liquid crystal layer prepared by fabricating a liquid crystal cell and irradiating the linearly polarized ultraviolet light to form a photopolymer layer on the inner surface of the liquid crystal display device substrate by photopolymerization of the alignment-induced photopolymerizable monomer and inducing a horizontal alignment in the process. The apparatus can realize a uniform horizontal alignment with excellent stability without the process of coating the alignment film, firing, rubbing.

또한, 본 발명의 액정표시장치는 배향유도형 광중합성 단량체의 구조적 특징으로부터, 인시츄(in situ) 방식으로 비가역적인 액정의 수평배향을 유도할 수 있고, 상기 배향 유도의 비가역성으로 인해 열 및 광에 대한 액정배향의 안정성을 크게 향상시킬 수 있다.In addition, the liquid crystal display device of the present invention can induce a horizontal orientation of the irreversible liquid crystal in an in situ manner from the structural characteristics of the alignment-induced photopolymerizable monomer, and due to the irreversibility of the orientation induction The stability of liquid crystal alignment with respect to can be greatly improved.

따라서, 본 발명의 액정표시장치는 휴대폰, 테이블 PC, 노트북, TV 등 모든 액정구동 정보장치에 적용 가능할 것이다. 특히, 본 기술은 종래의 배향막 러빙공정의 적용이 어려운 고성능화된 대형 및 초고정세 표시소자의 제작에 유용하게 활용될 수 있을 것이다. Therefore, the liquid crystal display device of the present invention will be applicable to all liquid crystal drive information devices such as mobile phones, table PCs, notebook computers, TVs. In particular, the present technology may be usefully used in the fabrication of high performance large sized and ultra high definition display devices, which are difficult to apply the conventional alignment layer rubbing process.

도 1은 본 발명의 실시예 1에서 제작된 액정 셀에 있어서, (a)는 자외선 편광의 조사 전에 직교 편광자 하에서의 관찰한 사진이고, (b)는 상기 액정 소자의 미세 편광현미경 사진이고,
도 2는 도 1의 액정 셀에 원형 마스크를 이용하여 자외선 편광의 조사 후 제작된 액정표시장치에 있어서, (a)는 편광방향과 투과축이 나란할 때의 사진이고, (b)는 편광방향과 투과축이 45도일 때의 사진이고,
도 3은 상기 도 2의 액정표시장치에서 (a)는 자외선이 조사되지 않은 영역이고, (b)는 직접 조사된 영역에서 편광방향과 투과축이 나란할 때의 사진이고, (c)는 편광방향과 투과축이 45도일 때의 사진이고,
도 4는 도 3의 액정표시장치에 열처리후의 편광현미경 결과로서, (a) 및 (c)는 편광방향과 투과축이 나란할 때의 사진이고, (b) 및 (d)는 편광방향과 투과축이 45도일 때의 사진이고,
도 5는 도 4의 열처리된 액정표시장치에 비편광의 자외선 조사 후의 편광현미경 결과로서, (a) 및 (c)는 편광방향과 투과축이 나란할 때의 사진이고, (b) 및 (d)는 편광방향과 투과축이 45도일 때의 사진이고,
도 6은 본 발명의 실시예 2에서 제작된 액정 셀에, 원형 마스크를 이용하여 자외선 편광의 조사 후 제작된 액정표시장치에 있어서, (a)는 편광방향과 투과축이 나란할 때의 사진이고, (b)는 편광방향과 투과축이 45도일 때의 사진이고,
도 7은 상기 도 6의 액정표시장치에서 (a)는 자외선이 조사되지 않은 영역이고, (b)는 직접 조사된 영역에서 편광방향과 투과축이 나란할 때의 사진이고, (c)는 편광방향과 투과축이 45도일 때의 사진이고,
도 8은 본 발명의 실시예 3에서 제작된 액정 셀에, 원형 마스크를 이용하여 자외선 편광의 조사 후 제작된 액정표시장치에 있어서, (a)는 편광방향과 투과축이 나란할 때의 사진이고, (b)는 편광방향과 투과축이 45도일 때의 사진이고,
도 9는 상기 도 8의 액정표시장치에서 (a)는 자외선이 조사되지 않은 영역이고, (b)는 직접 조사된 영역에서 편광방향과 투과축이 나란할 때의 사진이고, (c)는 편광방향과 투과축이 45도일 때의 사진이고,
도 10은 상기 도 8의 액정표시장치에 열처리후의 편광현미경 결과로서, (a) 및 (c)는 편광방향과 투과축이 나란할 때의 사진이고, (b) 및 (d)는 편광방향과 투과축이 45도일 때의 사진이고,
도 11은 본 발명의 실시예 4에서 제작된 액정 셀에, 원형 마스크를 이용하여 자외선 편광의 조사 후 제작된 액정표시장치에 있어서, (a)는 편광방향과 투과축이 나란할 때의 사진이고, (b)는 편광방향과 투과축이 45도일 때의 사진이고,
도 12는 상기 도 11의 액정표시장치에서 (a)는 자외선이 조사되지 않은 영역이고, (b)는 직접 조사된 영역에서 편광방향과 투과축이 나란할 때의 사진이고, (c)는 편광방향과 투과축이 45도일 때의 사진이고,
도 13은 본 발명의 실시예 5에서 제작된 액정 셀에, 원형 마스크를 이용하여 자외선 편광의 조사 후 제작된 액정표시장치에 있어서, (a)는 편광방향과 투과축이 나란할 때의 사진이고, (b)는 편광방향과 투과축이 45도일 때의 사진이고,
도 14는 상기 도 13의 액정표시장치에서 (a)는 직접 조사된 영역에서 편광방향과 투과축이 나란할 때의 사진이고, (b)는 편광방향과 투과축이 45도일 때의 사진이고,
도 15는 본 발명의 실시예 6에서 제작된 액정 셀에, 원형 마스크를 이용하여 자외선 편광의 조사 후 제작된 액정표시장치에 있어서, (a)는 편광방향과 투과축이 나란할 때의 사진이고, (b)는 편광방향과 투과축이 45도일 때의 사진이고,
도 16은 상기 도 15의 액정표시장치에서 (a)는 자외선이 조사되지 않은 영역이고, (b)는 직접 조사된 영역에서 편광방향과 투과축이 나란할 때의 사진이고, (c)는 편광방향과 투과축이 45도일 때의 사진이고,
도 17은 본 발명의 비교예 1에서 제조된 액정 셀에 있어서, (a)는 자외선 편광의 조사 전에 직교 편광자 하에서의 관찰한 사진이고, (b)는 상기 액정 소자의 미세 편광현미경 사진이고,
도 18은 도 17의 액정표시장치에 있어서, (a)는 편광방향과 투과축이 나란할 때의 사진이고, (b)는 편광방향과 투과축이 45도일 때의 사진이고,
도 19는 도 17의 액정표시장치에 열처리후의 편광현미경 결과로서, (a) 및 (c)는 편광방향과 투과축이 나란할 때의 사진이고, (b) 및 (d)는 편광방향과 투과축이 45도일 때의 사진이고,
도 20은 본 발명의 비교예 2에서 열처리된 액정표시장치에 비편광의 자외선 조사 후의 편광현미경 결과로서, (a) 및 (c)는 편광방향과 투과축이 나란할 때의 사진이고, (b) 및 (d)는 편광방향과 투과축이 45도일 때의 사진이다.
1 is a liquid crystal cell produced in Example 1 of the present invention, (a) is a photograph observed under a cross polarizer before irradiation of ultraviolet polarization, (b) is a micro-polarization micrograph of the liquid crystal device,
FIG. 2 is a liquid crystal display device manufactured after irradiation of ultraviolet polarized light using a circular mask in the liquid crystal cell of FIG. 1, wherein (a) is a photograph when the polarization direction and transmission axis are parallel to each other, and (b) is a polarization direction. And the picture when the transmission axis is 45 degrees,
FIG. 3 illustrates the liquid crystal display of FIG. 2. (a) is (B) is a photograph when the polarization direction and the transmission axis are parallel in the region irradiated with ultraviolet rays, (c) is a photograph when the polarization direction and the transmission axis are 45 degrees,
FIG. 4 is a polarization microscope result after heat treatment in the liquid crystal display of FIG. 3, wherein (a) and (c) are photographs when the polarization direction and transmission axis are parallel to each other, and (b) and (d) are the polarization direction and transmission. When the axis is 45 degrees,
FIG. 5 is a polarization microscope result of unpolarized ultraviolet irradiation to the heat-treated liquid crystal display of FIG. 4, wherein (a) and (c) are photographs when the polarization direction and transmission axis are parallel to each other, and (b) and (d) ) Is a photograph when the polarization direction and the transmission axis is 45 degrees,
FIG. 6 is a liquid crystal display device manufactured after irradiating ultraviolet polarized light using a circular mask to a liquid crystal cell manufactured in Example 2 of the present invention, wherein (a) is a photograph when the polarization direction is parallel to the transmission axis. , (b) is a photograph when the polarization direction and transmission axis is 45 degrees,
FIG. 7 illustrates the liquid crystal display of FIG. 6. (a) is (B) is a photograph when the polarization direction and the transmission axis are parallel in the region irradiated with ultraviolet rays, (c) is a photograph when the polarization direction and the transmission axis are 45 degrees,
Figure 8 is a liquid crystal cell produced in Example 3 of the present invention, in the after of the UV polarization using a circular mask irradiation produced a liquid crystal display device, (a) is a photograph at the time of the polarization direction and the transmission axis parallel , (b) is a photograph when the polarization direction and transmission axis is 45 degrees,
FIG. 9 illustrates the liquid crystal display of FIG. 8. (a) is (B) is a photograph when the polarization direction and the transmission axis are parallel in the region irradiated with ultraviolet rays, (c) is a photograph when the polarization direction and the transmission axis are 45 degrees,
FIG. 10 is a polarization microscope result after heat treatment in the liquid crystal display of FIG. 8, wherein (a) and (c) are photographs when the polarization direction and transmission axis are parallel to each other, and (b) and (d) are the polarization directions It is a photograph when the transmission axis is 45 degrees,
11 is a liquid crystal display device manufactured after irradiation of ultraviolet polarized light using a circular mask to a liquid crystal cell manufactured in Example 4 of the present invention, wherein (a) is a photograph when the polarization direction and the transmission axis are parallel to each other. , (b) is a photograph when the polarization direction and transmission axis is 45 degrees,
FIG. 12 illustrates the liquid crystal display of FIG. 11. (a) is (B) is a photograph when the polarization direction and the transmission axis are parallel in the region irradiated with ultraviolet rays, (c) is a photograph when the polarization direction and the transmission axis are 45 degrees,
FIG. 13 is a liquid crystal display device manufactured after irradiation of ultraviolet polarized light using a circular mask to a liquid crystal cell manufactured in Example 5 of the present invention, wherein (a) is a photograph when the polarization direction and the transmission axis are parallel to each other. , (b) is a photograph when the polarization direction and transmission axis is 45 degrees,
FIG. 14 illustrates the liquid crystal display of FIG. 13. (a) is (B) is a photograph when the polarization direction and the transmission axis are parallel to each other in the directly irradiated region, (b) is a photograph when the polarization direction and the transmission axis are 45 degrees,
15 is a liquid crystal display device manufactured after irradiation of ultraviolet polarized light using a circular mask to a liquid crystal cell manufactured in Example 6 of the present invention, wherein (a) is a photograph when the polarization direction and the transmission axis are parallel to each other; , (b) is a photograph when the polarization direction and transmission axis is 45 degrees,
FIG. 16 illustrates the liquid crystal display of FIG. 15. (a) is (B) is a photograph when the polarization direction and the transmission axis are parallel in the region irradiated with ultraviolet rays, (c) is a photograph when the polarization direction and the transmission axis are 45 degrees,
17 is a liquid crystal cell prepared in Comparative Example 1 of the present invention, (a) is a photograph observed under the orthogonal polarizer before irradiation of ultraviolet polarization, (b) is a fine polarization micrograph of the liquid crystal device,
In Figure 18 is the liquid crystal display of FIG. 17, (a) is a photograph at the time of the polarization direction parallel to the transmission axis, (b) is a photograph at the time the polarization direction and the transmission axis of 45 degrees,
FIG. 19 is a polarization microscope result after heat treatment in the liquid crystal display of FIG. 17, wherein (a) and (c) are photographs when the polarization direction and transmission axis are parallel to each other, and (b) and (d) are the polarization direction and transmission When the axis is 45 degrees,
FIG. 20 is a polarization microscope result of unpolarized ultraviolet irradiation to a liquid crystal display device heat-treated in Comparative Example 2 of the present invention. (A) and (c) are photographs when the polarization direction and transmission axis are parallel to each other. And (d) are photographs when the polarization direction and the transmission axis are 45 degrees.

이하, 본 발명을 상세히 설명하고자 한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체 1종 이상이 함유된 수평배향 유도용 액정 조성물이고, 상기 배향유도형 광중합성 단량체가 선편광 자외선 조사에 의해 인시츄(in situ) 광중합되어 액정의 수평배향을 유도하는, 수평배향 유도용 액정 조성물을 제공한다. The present invention is a liquid crystal composition for horizontal orientation induction containing one or more orientation-induced photopolymerizable monomer represented by Formula 1, wherein the orientation-induced photopolymerizable monomer is in situ photopolymerized by linearly polarized ultraviolet irradiation Provided is a liquid crystal composition for inducing horizontal alignment, which induces horizontal alignment of liquid crystals.

화학식 1 Formula 1

Figure 112017127896533-pat00003
Figure 112017127896533-pat00003

상기 화학식 1에서, CA 및 CB는 각각 독립적으로 아릴(aryl), 헤테로아릴(heteroaryl) 또는 C4 내지 C10의 사이클로알킬기에서 선택되는 환형기로서, 연결기 X를 통해 선형의 리지드-코어(rigid-core) 그룹을 형성하고, 각각의 환형기에서 하나 이상의 수소원자가 C1 내지 C4의 알킬기 또는 할로겐기로 치환 또는 비치환될 수 있으며, In Chemical Formula 1, C A and C B are each independently a cyclic group selected from aryl, heteroaryl, or a cycloalkyl group of C 4 to C 10 , and a linear rigid-core through a linking group X ( to form a rigid-core group, and in each cyclic group, one or more hydrogen atoms may be substituted or unsubstituted with an alkyl group or a halogen group of C 1 to C 4 ,

X는 CA 및 CB를 연결하는 연결기로서, 단일결합, -O-CO- 또는 -CO-O-에서 선택되는 에스테르기, -O-, -CH2-, -CH2O-,-CF2-, -CF2O-,-CH2CH2-, -CH2CH2O-, -CF2CF2- 중에서 선택되는 하나의 연결기이고, 단, 광 조사에 감응하는 이중결합, 삼중결합, 아조기(N=N), -CO-C=C- 및 -O-CO-C=C-로 이루어진 군에서 선택되는 연결기를 배제하고,X is a linking group connecting C A and C B and is a single bond, an ester group selected from -O-CO- or -CO-O-, -O-, -CH 2- , -CH 2 O-,-CF 2- , -CF 2 O-,-CH 2 CH 2- , -CH 2 CH 2 O-, -CF 2 CF 2 -One of the linking group selected from, except that a double bond, triple bond sensitive to light irradiation , Azo group (N = N), -CO-C = C- and -O-CO-C = C- excluding the linking group selected from the group,

n은 1 내지 3의 정수이고, R1, R2는 독립적으로 각각 n is an integer of 1 to 3, R 1 , R 2 are each independently

R1 = P1-(CH2)m1O-, P1-(CH2)m1-, P1-(CH2)m1COO- 또는 P1-(CH2)m1OOC- 이고,And (CH 2) m1 OOC-, - R 1 = P 1 - (CH 2) m1 O-, P 1 - (CH 2) m1 -, P 1 - (CH 2) m1 COO- , or P 1

R2 = P2-(CH2)m2O-, P2-(CH2)m2-, P2-(CH2)m2COO- 또는 P2-(CH2)m2OOC- 이고, And (CH 2) m2 OOC-, - R 2 = P 2 - (CH 2) m2 O-, P 2 - (CH 2) m2 -, P 2 - (CH 2) m2 COO- or P 2

m1, m2는 독립적으로 0 내지 12의 정수이고, 상기 P1, P2는 독립적으로 각각 아크릴기, 메타크릴기, 아크릴 아마이드기, 또는 메타크릴 아마이드기이다. m1 and m2 are the integers of 0-12 independently, and said P <1> , P <2> are each independently an acryl group, a methacryl group, an acrylamide group, or a methacryl amide group.

본 발명의 화학식 1로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체는 선형의 리지드-코어(rigid-core)기를 중심으로 그 말단에 중합성기를 가지며 유연성(flexible) 알킬기로 연결된 구조이며, 단, 종래 광감응성 메조겐 화합물에서 광화학적 반응의 가역성이 있는 광감응성 작용기로서, 아조벤젠(azo-benzene), 신나메이트(cinnamoyl), 챠콘(chalcon), 쿠마린 (coumarine), 페닐렌비닐렌(phenylene vinylene), 페닐렌아세틸렌(phenylene acetylene) 작용기를 배제한다. Orientation-induced photopolymerizable monomer represented by the general formula (1) of the present invention is a structure having a polymerizable group at a terminal thereof connected to a flexible rigid-core group and connected to a flexible alkyl group, provided that conventional photosensitive Reversible photosensitive functional groups of photochemical reactions in mesogen compounds include azo-benzene, cinnamoyl, chacon, coumarine, phenylene vinylene and phenylene It excludes phenylene acetylene functional groups.

상기 화학식 1로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체 중 CA 및 CB에서 아릴기(aryl)로는 페닐기(phenyl) 또는 나프틸기(naphthyl)를 포함하고, 헤테로아릴기(heteroaryl)로는 피리딘기(pyridine), 피리미딘기(pyrimidine), 피라진기(pyrazine)기를 포함하고, 사이클로알킬기(cycloalkyl)로는 사이클로부테인기(cyclobutane), 사이클로헥세인기(cyclohexane), 바이사이클릭 사이클로헥세인기(bicyclic cyclohexane), 바이사이클릭 사이클로펜테인기(bicyclic cyclopentane)를 포함하고, 또한 헤테로사이클로알킬기(heterocycloalkyl)로는 테트라하이드로피란기(tetrahydropyran), 다이옥신기(dioxane)를 포함할 수 있다. Among the alignment guide type photopolymerizable monomers represented by Formula 1, the aryl groups in C A and C B include a phenyl group or a naphthyl group, and a heteroaryl group pyridine ), Pyrimidine and pyrazine groups, and cycloalkyl groups include cyclobutane groups (cyclobutane), cyclohexane groups (cyclohexane), bicyclic cyclohexane groups (bicyclic cyclohexane), bi It may include a cyclic cyclopentane group (bicyclic cyclopentane), and also heterocycloalkyl group (heterocycloalkyl) may include a tetrahydropyran group (diotraane, dioxane) (dioxane).

상기 CA 및 CB에서 정의된 구조적으로 견고한 환형기 중에서 선택되고, 연결기 X를 통해 선형의 리지드-코어(rigid-core) 그룹을 형성한다. It is selected from the structurally rigid annular groups defined in C A and C B and forms a linear rigid-core group through the linker X.

본 발명의 화학식 1로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체는 선형의 리지드-코어 (rigid-core)기와 말단의 광중합성기로 구성되며, 자외선 선편광을 이용한 광중합에 의해 액정의 수평배향을 유도한다. 화학식 1로 대표되는 배향유도형 광중합성 단량체는 종래 광배향 유도형 첨가제에 있어서 광감응성 작용기를 배제함으로써, 배향 유도 후의 열처리 또는 광처리에 대한 배향 안정성을 크게 향상시킬 수 있다. The orientation-induced photopolymerizable monomer represented by Formula 1 of the present invention is composed of a linear rigid-core group and a terminal photopolymerizable group, and induces horizontal alignment of the liquid crystal by photopolymerization using ultraviolet linear polarization. Orientation-induced photopolymerizable monomer represented by the formula (1) can greatly improve the orientation stability for heat treatment or light treatment after the orientation induction by excluding photosensitive functional groups in the conventional photo-alignment induction additive.

상기 배향유도형 광중합성 단량체의 바람직한 일례로는 하기 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이다. Preferred examples of the orientation-induced photopolymerizable monomer are any one selected from the group consisting of the following compounds.

Figure 112017127896533-pat00004
Figure 112017127896533-pat00004

상기에서 X 및 Y는 독립적으로 단일결합, -O-CO- 또는 -CO-O-에서 선택되는 에스테르기, -O-, -CH2-, -CH2O-, -CF2-, -CF2O-, -CH2CH2-, -CH2CH2O-, -CF2CF2- 중에서 선택되는 하나의 연결기이며,X and Y are independently a single bond, an ester group selected from -O-CO- or -CO-O-, -O-, -CH 2- , -CH 2 O-, -CF 2- , -CF 2 O-, -CH 2 CH 2- , -CH 2 CH 2 O-, -CF 2 CF 2 -It is one linking group selected from,

R1, R2는 독립적으로 각각 R 1 and R 2 are each independently

R1 = P1-(CH2)m1O-, P1-(CH2)m1-, P1-(CH2)m1COO- 또는 P1-(CH2)m1OOC- 이고,And (CH 2) m1 OOC-, - R 1 = P 1 - (CH 2) m1 O-, P 1 - (CH 2) m1 -, P 1 - (CH 2) m1 COO- , or P 1

R2 = P2-(CH2)m2O-, P2-(CH2)m2-, P2-(CH2)m2COO- 또는 P2-(CH2)m2OOC- 이고, R 2 = P 2- (CH 2 ) m 2 O-, P 2- (CH 2 ) m 2- , P 2- (CH 2 ) m 2 COO- or P 2- (CH 2 ) m 2 OOC-,

상기 m1, m2는 독립적으로 0 내지 12의 정수이고, 상기 P1, P2는 독립적으로 각각 아크릴기, 메타크릴기, 아크릴 아마이드기, 또는 메타크릴 아마이드기이다.M1 and m2 are each independently an integer of 0 to 12, and P 1 and P 2 are each independently an acryl group, methacryl group, acrylamide group, or methacrylamide group.

본 발명의 실시예 1 내지 6에서는 상기 화합물 구조를 가지면서 연결기의 길이를 조절하여 다양한 배향유도형 광중합성 단량체를 제시하며 설명하고 있으나, 이에 한정되지는 아니할 것이다.In Examples 1 to 6 of the present invention have been described while presenting a variety of orientation-induced photopolymerizable monomer by adjusting the length of the linking group having the compound structure, it will not be limited thereto.

본 발명의 배향유도형 광중합성 단량체를 이용하여 제작한 액정표시장치에 선편광 자외선 조사 전후의 편광현미경 사진을 분석한 결과, 도 1은 선편광 자외선 조사 전에는 별도의 배향처리 공정을 실시하지 않았으므로 셀 내부에서 액정은 기판에 대하여 수평인 표면에 대하여 랜덤하게 배열(랜덤 수평배열)된 반면, 도 2에서는 선편광 자외선 조사 후 직접 조사된 원 내부의 영역에서의 액정층은 직교 편광자 하에서 편광자와 조사광의 편광방향에 따라 균일한 밝음과 어두움 상태를 관찰할 수 있다. As a result of analyzing the polarization micrographs before and after the linearly polarized ultraviolet light irradiation on the liquid crystal display device manufactured using the orientation-induced photopolymerizable monomer of the present invention, FIG. 1 shows that the alignment process was not performed before the linearly polarized ultraviolet light irradiation. In FIG. 2 , the liquid crystals are randomly arranged (random horizontal arrangement) with respect to the surface horizontal to the substrate, whereas in FIG. 2 , the liquid crystal layer in the region inside the circle directly irradiated after the linearly polarized ultraviolet irradiation is the polarization direction of the polarizer and the irradiation light under the orthogonal polarizer. Depending on the uniform brightness and darkness can be observed.

특히, 도 3을 통해, (a)는 자외선이 조사되지 않은 영역으로서, 액정분자가 랜덤하게 배열된 상태를 보이다가, (b)는 직접 조사된 영역에서 편광방향과 투과축이 나란할 때의 사진이고, (c)는 편광방향과 투과축이 45도일 때의 사진으로서, 선편광에 수직인 방향으로 액정의 방향이 균일하게 배열된 균일 수평배향 상태를 확인할 수 있었다. In particular, through FIG. 3 , (a) is While the ultraviolet rays are not irradiated, the liquid crystal molecules are randomly arranged, and (b) is a photograph when the polarization direction and the transmission axis are parallel in the directly irradiated region, and (c) is the polarization direction and transmission. As a photograph when the axis was 45 degrees, it was possible to confirm a uniform horizontal alignment state in which the directions of the liquid crystals were uniformly arranged in the direction perpendicular to the linearly polarized light.

따라서, 상기 결과로부터, 선편광 자외선이 직접 조사된 영역에서, 액정층 형성 시 액정과 함께 혼합한 배향유도형 광중합성 단량체는 선편광 자외선 조사에 의해 광중합되어, 액정표시장치 기판의 내부표면에 광중합체층을 형성하고, 액정호스트의 균일한 수평배향을 유도함을 확인할 수 있다.Therefore, from the above results, in the region directly irradiated with linearly polarized ultraviolet light, the orientation-induced photopolymerizable monomer mixed with the liquid crystal when the liquid crystal layer is formed is photopolymerized by linearly polarized ultraviolet radiation to form a photopolymer layer on the inner surface of the liquid crystal display substrate. It can be confirmed that it forms a uniform horizontal orientation of the liquid crystal host.

나아가, 도 4는 배향 유도 후 열처리하여 고온의 열에 대한 액정배향 상태의 안정성을 평가한 결과, 열처리 이전의 액정배향 상태를 열처리 후에도 그대로 유지함을 확인할 수 있다. Furthermore, FIG. 4 shows that the liquid crystal alignment state of the liquid crystal aligning state with respect to high temperature heat by heat treatment after the induction of orientation is maintained.

또한, 도 5는 상기 열처리된 액정표시장치에, 편광 또는 비편광 자외선을 추가 조사하여 액정배향 상태의 안정성을 평가한 결과, 액정의 균일한 배향상태 유지를 확인할 수 있다.In addition, FIG. 5 shows that the heat-treated liquid crystal display device is further irradiated with polarized light or non-polarized ultraviolet light to evaluate the stability of the liquid crystal alignment state, and thus it is possible to confirm that the liquid crystal display maintains a uniform alignment state.

따라서, 본 발명의 배향유도형 광중합성 단량체 1종 이상이 함유된 수평배향 유도용 액정 조성물은 별도의 선 배향막 코팅 공정 및 선 배향 처리공정 없이, 선편광 자외선 조사에 의해 인시츄(in situ) 방식으로 액정의 균일한 수평배향을 유도뿐만이 아니라, 배향유도 후 열처리 및 상기 열처리 후 자외선의 추가 조사에도 소자의 특성이 안정적으로 유지되며, 최종적으로 안정적인 배향상태를 유지한 액정표시장치를 제공할 수 있다. Therefore, the liquid crystal composition for induction of horizontal alignment containing one or more types of alignment-induced photopolymerizable monomers of the present invention is in situ by linearly polarized UV irradiation without a separate linear alignment film coating process and a linear alignment treatment process. In addition to inducing a uniform horizontal alignment of the liquid crystal, the characteristics of the device can be stably maintained even after the alignment induced heat treatment and the additional irradiation of ultraviolet rays after the heat treatment, and finally a liquid crystal display device can maintain a stable alignment state.

도 6 내지 도 16의 결과는 본 발명의 배향유도형 광중합성 단량체 중 일부 화합물을 선정하여 각각의 액정 셀을 제작하고, 상기에 선편광 자외선 조사 후 제작된 액정표시장치의 편광이미지를 관찰한 결과로서, 조사한 선편광에 수직인 방향으로 액정의 방향이 일축성으로 배열된 균일 수평배향 상태를 확인할 수 있다. 상기 도면상에서 직교된 화살표는 직교된 편광자 각각의 투과방향을 나타내며, 단일 양방향 화살표는 편광자외선의 처리 방향을 나타낸다. 6 to 16 show the results of observing the polarization image of the liquid crystal display device manufactured by selecting each compound of the alignment-induced photopolymerizable monomer of the present invention and manufacturing each liquid crystal cell, and after the linearly polarized ultraviolet irradiation. In addition, it is possible to confirm a uniform horizontal alignment state in which the direction of the liquid crystal is uniaxially arranged in a direction perpendicular to the irradiated linearly polarized light. In this figure, the orthogonal arrow indicates the transmission direction of each orthogonal polarizer, and a single bidirectional arrow indicates the processing direction of the polarized ultraviolet light.

반면에, 도 17 내지 도 20은 종래 광감응성 작용기(신나메이트기 또는 아조기)를 포함한 배향유도형 광중합성 단량체를 사용하여 각각의 액정 셀을 제작하고 상기에 선편광 자외선 조사 후 제작된 액정표시장치의 편광이미지를 관찰한 결과로서, 액정의 수평배열을 확인하였으나, 배향 유도 이후 열처리 또는 광처리된 액정표시장치의 경우는 액정배향의 열화가 가속화되어 균일한 배향 상태를 유지하지 못함을 확인할 수 있다. On the other hand, Figures 17 to 20 are each of the liquid crystal cell manufactured by using an orientation-induced photopolymerizable monomer containing a photosensitive functional group (cinnamate group or azo group), and after the linearly polarized ultraviolet irradiation of the liquid crystal display device As a result of observing the polarization image, the horizontal alignment of the liquid crystals was confirmed, but in the case of the liquid crystal display device heat-treated or light-treated after the alignment induction, the deterioration of the liquid crystal alignment is accelerated and thus it may not be maintained in a uniform alignment state.

이상으로부터, 본 발명은 화학식 1로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체 1종 이상이 함유된 액정 혼합물로 이루어진 수평배향 유도용 액정 조성물을 준비하는 제1공정,From the above, the present invention is a first step of preparing a liquid crystal composition for induction of horizontal alignment consisting of a liquid crystal mixture containing at least one type of orientation-induced photopolymerizable monomer represented by the formula (1),

상기 수평배향 유도용 액정 조성물을 제1기판 및 제2기판 사이에 주입하여 액정 셀 조립체를 제작하는 제2공정 및 A second process of manufacturing a liquid crystal cell assembly by injecting the liquid crystal composition for horizontal alignment induction between a first substrate and a second substrate;

상기 액정 셀 조립체에 인시츄(in situ) 선편광 자외선을 조사하여 상기 배향유도형 광중합성 단량체의 광중합에 의해 액정의 수평배향을 유도하여 액정표시장치를 제작하는 제3공정으로 이루어진, 수평배향형 액정표시장치의 제조방법을 제공한다. A horizontal alignment liquid crystal comprising a third process of inducing a horizontal alignment of liquid crystals by photopolymerization of the alignment-induced photopolymerizable monomer by irradiating in situ linearly polarized ultraviolet rays to the liquid crystal cell assembly to produce a liquid crystal display device A method of manufacturing a display device is provided.

상기 제1공정에 있어서, 수평배향 유도용 액정 조성물은 화학식 1로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체는 디스플레이에서 사용되는 통상의 액정호스트와 혼합되는데, 배향유도형 광중합성 단량체 1종 이상의 총량이 액정호스트에 대하여 0.01 내지 5.0중량%가 함유되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 배향유도형 광중합성 단량체가 0.01 중량% 미만이면 배향유도 효과가 미미하고, 5.0 중량%를 초과하면, 성분간 상용성이 나빠지거나, 광 처리 시 배향결함의 생성 밀도가 높아져서 바람직하지 않다.In the first step, the liquid crystal composition for horizontal orientation induction is mixed with a conventional liquid crystal host used in a display, the alignment-induced photopolymerizable monomer represented by the formula (1), the total amount of at least one alignment-induced photopolymerizable monomer It is preferable to contain 0.01-5.0 weight% with respect to a host. At this time, when the orientation-induced photopolymerizable monomer is less than 0.01% by weight, the orientation-induced effect is insignificant, and when it exceeds 5.0% by weight, compatibility between components is poor, or the density of formation of orientation defects during light treatment is not preferable. .

또한, 제2공정은 조립체 형성 시 제1기판과 제2기판 사이의 간극은 2 내지 10㎛로 유지하는 것이 바람직하고, 수평배향 유도용 액정 조성물의 주입공정은 상온에서 실시하거나, 또는 수평배향 유도용 액정 조성물의 등방상 온도에서 수행할 수도 있다. In addition, in the second process, the gap between the first substrate and the second substrate is preferably maintained at 2 to 10 μm when the assembly is formed, and the injection process of the liquid crystal composition for horizontal alignment induction is performed at room temperature or horizontal orientation induction. It may also be carried out at an isotropic temperature of the liquid crystal composition for.

상기 제3공정은 수평배향 유도용 액정 조성물의 등방상 온도에서 수행하는 것이 바람직할 수 있고, 이 경우 선편광 자외선을 조사한 후에 상온으로 냉각시키면 액정호스트의 균일한 수평배향이 유도됨을 확인할 수 있다. 제3공정에서 선편광 자외선을 조사함으로써, 상기 조사에 의해 배향유도형 광중합성 단량체가 중합되면서 상부기판 및 하부기판의 내부 표면에 흡착됨으로써, 물리적 또는 화학적 외력 없이도 자연스럽게 기판의 표면에 얇은 고분자 막을 형성한다. 따라서, 배향막을 선 코팅하는 공정을 실시하지 않고도 선편광 자외선의 조사만으로 기판의 내부 표면에 안정적인 액정 배향력을 제공할 수 있다.The third process may be preferably performed at an isotropic temperature of the liquid crystal composition for horizontal alignment, in which case it can be seen that a uniform horizontal alignment of the liquid crystal host is induced by cooling to room temperature after irradiation with linearly polarized ultraviolet. In the third step, by irradiating linearly polarized ultraviolet light, the orientation-induced photopolymerizable monomer is polymerized by the irradiation and adsorbed onto the inner surface of the upper substrate and the lower substrate, thereby naturally forming a thin polymer film on the surface of the substrate without physical or chemical external force. . Therefore, stable liquid crystal alignment force can be provided to the inner surface of a board | substrate only by irradiation of linearly polarized ultraviolet-ray, without performing the process of pre-coating an oriented film.

본 발명의 수평배향형 액정표시장치의 제조방법은 상기 3공정 이후 액정의 수평배향이 유도된 액정 조성물에 액정배향의 균일도를 높이기 위해 열처리를 실시할 수 있다. In the method of manufacturing the horizontal alignment liquid crystal display device of the present invention, after the three steps, the liquid crystal composition may be heat-treated to increase the uniformity of the liquid crystal alignment.

또한, 상기 열처리 후에 수평배향 유도용 액정 조성물의 액정상인 온도에서 선편광 또는 비편광된 자외선을 추가로 조사하는 단계를 실시함으로써 잔류 단량체의 양을 줄이고, 액정의 배향력을 높이는 공정을 추가할 수 있다.Further, after the heat treatment, the step of additionally irradiating linearly polarized or unpolarized ultraviolet rays at a temperature that is a liquid crystal phase of the liquid crystal composition for horizontal orientation induction may reduce the amount of residual monomer and increase the alignment force of the liquid crystal. .

이상의 제조방법으로부터 본 발명은 수평배향형 액정표시장치를 제공한다. 구체적으로는, 제1기판 및 제2기판, From the above manufacturing method, the present invention provides a horizontal alignment liquid crystal display device. Specifically, the first substrate and the second substrate,

상기 제1기판 및 제2기판의 사이에 주입된 수평배향 유도용 액정 조성물에 함유된 배향유도형 광중합성 단량체가 선편광 자외선 조사에 의해 광중합되면서 기판의 내부표면에 형성된 광중합체층과, 상기 형성된 광중합체층에 의해 인시츄(in situ) 방식으로 액정의 수평배향이 유도된 액정층을 포함하며, A photopolymer layer formed on the inner surface of the substrate while the orientation-induced photopolymerizable monomer contained in the liquid crystal composition for horizontal alignment injecting between the first substrate and the second substrate is photopolymerized by linearly polarized ultraviolet irradiation, and the formed photopolymer layer By the in situ ( in situ ) method comprising a liquid crystal layer induced the horizontal alignment of the liquid crystal,

상기 수평배향 유도용 액정 조성물은 화학식 1로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체 1종 이상이 함유된 액정 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 한다. The liquid crystal composition for horizontal alignment induction is characterized in that the liquid crystal mixture containing at least one orientation-induced photopolymerizable monomer represented by the formula (1).

본 발명의 수평배향형 액정표시장치는 선형의 리지드-코어(rigid-core)기를 중심으로 그 말단에 아크릴계 중합성기를 가지며 유연성(flexible) 알킬기로 연결된 배향유도형 광중합성 단량체의 구조적 특징에 따라, 선편광 자외선 조사에 의해 인시츄(in situ) 방식으로 액정의 균일한 수평배향을 유도한다. According to the structural feature of the alignment type photopolymerizable monomer of the present invention, the horizontally aligned liquid crystal display device has an acrylic polymerizable group at a terminal thereof and is connected to a flexible alkyl group around a linear rigid-core group. The linearly polarized UV radiation induces a uniform horizontal alignment of the liquid crystal in an in situ manner.

또한, 본 발명은 배향유도형 광중합성 단량체를 구성하는 리지드-코어(rigid-core)기에서 광화학적 반응의 가역성이 있는 광감응성 작용기로서, 아조벤젠(azo-benzene), 신나메이트(cinnamoyl), 챠콘(chalcon), 쿠마린 (coumarine), 페닐렌비닐렌(phenylene vinylene), 페닐렌아세틸렌(phenylene acetylene) 작용기를 배제한 구조로서, 유도된 배향의 안정성을 크게 향상시킬 수 있는 방법을 제공한다.In addition, the present invention is a reversible photosensitive functional group of the photochemical reaction in the rigid-core group constituting the orientation-induced photopolymerizable monomer, azo-benzene, cinnamoyl, chacon A structure that excludes chalcon, coumarine, phenylene vinylene, and phenylene acetylene functional groups provides a method for greatly improving the stability of induced orientation.

따라서 본 발명의 액정표시장치는 휴대폰, 테이블 PC, 노트북, TV 등 모든 액정구동 정보장치에 안정적으로 적용 가능할 수 있다. 특히, 본 발명에서 제시하는 기술은 종래의 배향막 러빙공정의 적용이 어려운 고성능화된 대형 및 초고정세 표시소자의 제작에 유용하게 활용될 수 있을 것이다. Therefore, the liquid crystal display device of the present invention can be stably applied to all liquid crystal drive information devices such as mobile phones, table PCs, notebook computers, TVs. In particular, the technique proposed in the present invention may be usefully used in the fabrication of high performance large sized and ultra high definition display devices that are difficult to apply the conventional alignment layer rubbing process.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. This embodiment is intended to illustrate the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited to these examples.

<실시예 1> 액정표시장치 제작 1Example 1 Fabrication of Liquid Crystal Display Device 1

1. 배향유도형 광중합성 단량체 준비공정1. Preparation process of orientation-induced photopolymerizable monomer

화학식 1로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체에 있어서, CA 및 CB는 페닐기이고, X는 단일결합으로 결합된 리지드-코어(rigid-core)기를 형성하고, 상기 두 개의 페닐기의 4, 4'위치에 아크릴레이트기가 선형으로 결합된 구조를 가지며, 탄소수 0개, 3개, 6개 또는 12개의 유연성(flexible) 알킬옥시기를 연결기로 하여, 말단의 아크릴레이트기와 연결된, 하기 화학식 1-1a 내지 1-1d로 표시되는 화합물을 제조하였다. In the orientation-induced photopolymerizable monomer represented by Formula 1, C A and C B are phenyl groups, X forms a rigid-core group bonded by a single bond, and 4, 4 of the two phenyl groups Has a structure in which the acrylate group is linearly bonded to the position ', and linked with 0, 3, 6, or 12 flexible alkyloxy groups as a linking group to the terminal acrylate group, the following Chemical Formulas 1-1a to The compound represented by 1-1d was prepared.

화학식 1-1aFormula 1-1a

Figure 112017127896533-pat00005
Figure 112017127896533-pat00005

수율 ~ 95%, 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) (δ, ppm): 7.54 (4H, Ar-H), 7.18 (4H, Ar-H), 6.12-5.48 (m, 6H,Vinyl).Yield ~ 95%, 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d 6 ) (δ, ppm): 7.54 (4H, Ar-H), 7.18 (4H, Ar-H), 6.12-5.48 (m, 6H, Vinyl ).

화학식 1-1bFormula 1-1b

Figure 112017127896533-pat00006
Figure 112017127896533-pat00006

수율 ~ 90%, 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6 / CDCl3) (δ, ppm): 7.52 (4H, Ar-H), 7.08 (4H, Ar-H), 6.12-5.45 (m, 6H,Vinyl), 4.35 (4H, -PhOCH2), 4.10 (4H, -COOCH2), 2.11 (4H, -CH2).Yield ~ 90%, 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d 6 / CDCl 3 ) (δ, ppm): 7.52 (4H, Ar-H), 7.08 (4H, Ar-H), 6.12-5.45 (m, 6H, Vinyl), 4.35 (4H, -PhOCH 2 ), 4.10 (4H, -COOCH 2 ), 2.11 (4H, -CH 2 ).

화학식 1-1cFormula 1-1c

Figure 112017127896533-pat00007
Figure 112017127896533-pat00007

수율 ~ 86%, 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6 / CDCl3) (δ, ppm): 7.52 (4H, Ar-H), 7.08 (4H, Ar-H), 6.15-5.45 (m, 6H,Vinyl), 4.25 (4H, -PhOCH2), 3.95 (4H, -COOCH2), 1.85-1.32 (16H, -CH2).Yield ~ 86%, 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d 6 / CDCl 3 ) (δ, ppm): 7.52 (4H, Ar-H), 7.08 (4H, Ar-H), 6.15-5.45 (m, 6H, Vinyl), 4.25 (4H, -PhOCH 2 ), 3.95 (4H, -COOCH 2 ), 1.85-1.32 (16H, -CH 2 ).

화학식 1-1dFormula 1-1d

Figure 112017127896533-pat00008
Figure 112017127896533-pat00008

수율 ~ 67%, 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6 / CDCl3) (δ, ppm): 7.52 (4H, Ar-H), 7.08 (4H, Ar-H), 6.25-5.55 (m, 6H,Vinyl), 4.18 (4H, -PhOCH2), 3.91 (4H, -COOCH2), 1.80-1.02 (40H, -CH2). Yield ~ 67%, 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d 6 / CDCl 3 ) (δ, ppm): 7.52 (4H, Ar-H), 7.08 (4H, Ar-H), 6.25-5.55 (m, 6H, Vinyl), 4.18 (4H, -PhOCH 2 ), 3.91 (4H, -COOCH 2 ), 1.80-1.02 (40H, -CH 2 ).

2. 액정 셀 제작공정2. Liquid Crystal Cell Manufacturing Process

전극이 형성되지 않은 제1기판 및 화소전극과 공통전극이 각각 형성된 제2 기판을 세정제를 사용하여 증류수에서 초음파 세정 후 아세톤 및 이소프로필알코올로 각각 세정하고 건조하였다. 이때, 별도의 배향막 코팅 및 배향처리 없이 상기 제1 및 제2기판이 서로 대향하도록 조립한 후, 양의 유전율 이방성을 가지는 액정호스트 총 중량에 대하여, 광중합성 화합물로서 화학식 1-1a 내지 화학식 1-1d로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 1종의 화합물 0.5중량%를 함유한 수평배향 유도용 액정 조성물을 주입하여 균일하게 혼합한 후 조립체를 제조하였다. The first substrate on which no electrode was formed and the second substrate on which the pixel electrode and the common electrode were formed, respectively, were ultrasonically cleaned in distilled water using a cleaning agent, and then washed with acetone and isopropyl alcohol, respectively, and dried. In this case, after the first and second substrates are assembled to face each other without a separate alignment film coating and alignment treatment, the total weight of the liquid crystal host having positive dielectric anisotropy is represented by the following formulas: 1-1a to 1-1. A granulated body was prepared by injecting a liquid crystal composition for horizontal alignment induction containing 0.5 wt% of one compound selected from the compounds represented by 1d, mixing them uniformly.

상기 조립체 형성 시 제1기판과 제2기판 사이의 간극은 10㎛로 유지하였으며, 수평배향 유도용 액정 조성물의 주입공정은 상기 수평배향 유도용 액정 조성물의 등방상 온도인 90℃에서 실시하였다. The gap between the first substrate and the second substrate was maintained at 10 μm when the assembly was formed, and the injection process of the liquid crystal composition for horizontal alignment induction was performed at 90 ° C., which is an isotropic temperature of the liquid crystal composition for horizontal alignment induction.

상기 수평배향 유도용 액정 조성물의 주입 후, 5℃/분의 속도로 상기 조립체를 냉각시키고, 액정의 배열상태를 편광현미경을 이용하여 관찰하였다. After injecting the liquid crystal composition for horizontal orientation induction, the assembly was cooled at a rate of 5 ° C./minute, and the arrangement of liquid crystals was observed using a polarizing microscope.

3. 인시츄 (in situ) 배향유도 공정3. In situ orientation guide process

상기 제조된 조립체를 수평배향 유도용 액정 조성물의 등방상 온도인 90℃로 가열한 상태에서, 메탈할라이드 램프에서 생성된 자외선을 선편광자를 통해 선편광화시켜 (파장 365nm 기준) 3 mW/cm2 세기로, 기판 면에 수직인 방향으로 30분간 조사하여 인시츄(in situ) 선편광 자외선 처리를 실시함으로써 액정의 균일한 수평배향을 유도하였다. 이때, 광 조사는 원형 마스크를 적용하여 직경 약 1.5cm 크기의 원 내부에만 광이 조사되고, 그 외의 영역에서는 광이 직접 액정 조성물에 조사되지 않도록 실시하였다. In a heated state in 90 ℃ the isotropic phase temperature of a liquid crystal for inductively oriented horizontally above prepared assembly of the composition, by screen linearly polarized light to the ultraviolet ray generated from a metal halide lamp through cut linearly (with a wavelength of 365nm standard) to 3 mW / cm 2 intensity And irradiated for 30 minutes in a direction perpendicular to the substrate surface to in situ linearly polarized ultraviolet light treatment to induce a uniform horizontal alignment of the liquid crystal. At this time, the light irradiation was applied so that light is irradiated only inside a circle having a diameter of about 1.5 cm by applying a circular mask, so that light is not directly irradiated to the liquid crystal composition in other regions.

<실험예 1> 편광현미경 분석Experimental Example 1 Polarization Microscope Analysis

상기 실시예 1에서 화학식 1-1a 내지 1-1d로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체는 각각 독립적으로 상기 광처리 과정을 통해 액정의 균일한 수평배향을 유도함을 확인하였다. 이 중에서 화학식 1-1a로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체를 사용한 실시예 중심으로 실험예를 제시하고자 한다. In Example 1, the alignment-induced photopolymerizable monomers represented by Chemical Formulas 1-1a to 1-1d each independently induced uniform horizontal alignment of the liquid crystal through the light treatment process. Among them, an experimental example will be presented based on the embodiment using the orientation-induced photopolymerizable monomer represented by Formula 1-1a.

1. 자외선 편광의 조사 전 편광현미경 분석1. Polarization microscope analysis before irradiation of ultraviolet polarization

상기 실시예 1의 액정 셀 제작(2공정)에서 수평배향 유도용 액정 조성물의 주입 후, 5/분의 속도로 상기 조립체를 냉각시키고, 액정의 배열상태를 편광현미경을 이용하여 관찰하였다.After injecting the liquid crystal composition for horizontal orientation induction into the liquid crystal cell preparation (Step 2) of Example 1, the assembly was cooled at a rate of 5 / min, and the alignment state of the liquid crystal was observed using a polarizing microscope.

도 1은 화학식 1-1a로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체를 이용하여 제작된 실시예 1의 액정 셀에 있어서, (a)는 자외선 편광의 조사 전에 직교 편광자 하에서의 관찰한 사진이고, (b)는 상기 액정 소자의 미세 편광현미경 사진으로서, 별도의 배향처리 공정을 실시하지 않았으므로 셀 내부에서 액정은 기판에 대하여 수평인 표면에 대하여 랜덤하게 배열(랜덤 수평배열)됨을 확인하였다. 1 is a liquid crystal cell of Example 1 prepared using an orientation-induced photopolymerizable monomer represented by Formula 1-1a, wherein (a) is a photograph observed under a quadrature polarizer before irradiation of ultraviolet polarization, and (b) Is a micro-polarization micrograph of the liquid crystal device, it was confirmed that the liquid crystal is randomly arranged (random horizontal arrangement) with respect to the surface horizontal to the substrate because no separate alignment treatment process was performed.

2. 자외선 편광의 조사 후 편광현미경 분석2. Polarization Microscope Analysis After Irradiation of Ultraviolet Polarization

상기 실시예 1의 액정표시장치 제작(3공정)에서 광 조사 이후, 5℃/분의 속도로 액정표시장치 조립체를 상온으로 냉각시킨 후, 액정의 배열상태를 편광현미경을 이용하여 관찰하였다.After the light irradiation in the liquid crystal display device fabrication (step 3) of Example 1, after cooling the liquid crystal display assembly at room temperature at a rate of 5 ℃ / min, the alignment state of the liquid crystal was observed using a polarizing microscope.

도 2는 상기 액정 셀에 원형 마스크를 이용하여 자외선 편광의 조사 후 제작된 액정표시장치에 있어서, (a)는 편광방향과 투과축이 나란할 때의 사진이고, (b)는 편광방향과 투과축이 45도 일 때의 사진으로서, 제조된 액정표시장치에서 자외선 편광이 직접 조사된 원 내부의 영역에서의 액정층은 직교 편광자 하에서 편광자와 조사광의 편광방향에 따라 균일한 밝음과 어두움 상태를 나타내었다.2 is a liquid crystal display device manufactured by irradiating ultraviolet polarized light using a circular mask to the liquid crystal cell, wherein (a) is a photograph when the polarization direction and transmission axis are parallel to each other, and (b) is a polarization direction and transmission When the axis is 45 degrees, the liquid crystal layer in the region inside the circle where ultraviolet polarization is directly irradiated in the manufactured liquid crystal display device exhibits uniform light and dark states according to the polarization directions of the polarizer and the irradiated light under the orthogonal polarizer. It was.

구체적으로, 도 3은 상기 액정표시장치에 있어서, (a)는 자외선이 조사되지 않은 영역으로서, 액정분자가 랜덤하게 배열된 상태를 보였고, (b)는 직접 조사된 영역에서 편광방향과 투과축이 나란할 때의 사진이고, (c)는 편광방향과 투과축이 45도일 때의 사진으로서, 선편광에 수직인 방향으로 액정의 방향이 균일하게 배열된 균일 수평배향 상태를 나타내었다. Specifically, FIG. 3 shows the liquid crystal display device. (a) is In the region not irradiated with ultraviolet rays, the liquid crystal molecules were randomly arranged, (b) is a photograph when the polarization direction and the transmission axis are parallel to each other in the directly irradiated region, and (c) is the polarization direction and the transmission axis. As a photograph at this 45 degree | time, the uniform horizontal orientation state which the direction of the liquid crystal was uniformly arranged in the direction perpendicular | vertical to linear polarization was shown.

상기 결과로부터, 자외선 편광이 직접 조사된 영역에서, 액정층 형성 시 액정과 함께 혼합한 배향유도형 광중합성 단량체는 선편광 자외선 조사에 의해 광중합되어, 액정표시장치 기판의 내부표면에 광중합체층을 형성함으로써 액정호스트의 균일한 수평배향을 유도함을 확인하였다. From the above results, in the region directly irradiated with ultraviolet polarization, the orientation-induced photopolymerizable monomer mixed with the liquid crystal during the formation of the liquid crystal layer is photopolymerized by linearly polarized ultraviolet radiation, thereby forming a photopolymer layer on the inner surface of the liquid crystal display substrate. It was confirmed that the liquid crystal host induced a uniform horizontal alignment.

3. 열처리 후 편광현미경 분석을 통한 안정성 평가3. Evaluation of stability through polarization microscope analysis after heat treatment

상기 제조된 액정표시장치의 액정배향 상태의 고온의 열에 대한 안정성을 평가하기 위하여, 제조된 액정표시장치를 120℃의 오븐에서 24시간 보관한 후 상온으로 냉각시켜, 액정의 배열상태를 편광현미경을 이용하여 도 4에 결과를 제시하였다.In order to evaluate the stability to high temperature heat of the liquid crystal alignment state of the prepared liquid crystal display device, the prepared liquid crystal display device was stored in an oven at 120 ° C. for 24 hours, and then cooled to room temperature. The results are shown in FIG. 4.

도 4는 (a) 및 (b)의 결과는 열처리 전의 도 2 결과와 동일하고, (c) 및 (d)의 결과 역시 도 3에서 확인된 액정의 수평배향 상태와 동일하게 관찰되었다. 따라서, 열처리 이전의 액정배향 상태를 열처리 후에도 그대로 유지함을 확인하였다. 4 is the same as the results of FIG. 2 before heat treatment, and the results of (c) and (d) were also observed in the same manner as the horizontal alignment state of the liquid crystal identified in FIG. Therefore, it was confirmed that the liquid crystal alignment state before the heat treatment was maintained even after the heat treatment.

4. 열처리 이후 비편광의 자외선 조사 후 편광현미경 분석4. Analysis of Polarizing Microscope after Irradiation of Unpolarized UV Light after Heat Treatment

상기 열처리된 액정표시장치의 액정배향 상태의 편광 또는 비편광 자외선에 대한 안정성을 평가하기 위하여, 상기의 고온 열처리된 액정표시장치에 메탈할라이드 램프에서 발생하는 비편광의 자외선(파장 365 nm 기준)을 3 mW/cm2 세기로 2시간 조사한 후, 액정의 배열상태를 편광현미경을 이용하여 도 5에 결과를 제시하였다 In order to evaluate the stability of polarized or unpolarized ultraviolet light in the liquid crystal alignment state of the heat-treated liquid crystal display device, the non-polarized ultraviolet light (wavelength of 365 nm) generated by the metal halide lamp is applied to the high temperature heat-treated liquid crystal display device. After irradiation for 2 hours at 3 mW / cm 2 intensity, the arrangement of the liquid crystal is shown in Figure 5 using a polarizing microscope.

도 5의 (a) 내지 (d)의 결과로부터, 액정의 균일한 배향상태 유지를 확인하였다.From the results of FIGS. 5A to 5D, it was confirmed that the liquid crystal maintained a uniform alignment state.

<실시예 2> 액정표시장치 제작 2Example 2 Fabrication of Liquid Crystal Display Device 2

화학식 1로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체에 있어서, 하기 화학식 1-2a 내지 1-2d로 표시되는 화합물을 제조하였다. 상기 화합물은 세 개의 페닐기가 단일 결합을 통해 결합된 리지드-코어(rigid-core)기를 형성하고 터페닐(terphenyl)기의 4, 4'위치에 아크릴레이트기가 선형으로 결합된 구조를 가지고 있으며, 이때 터페닐기가 0개, 3개, 6개, 또는 12개의 유연성(flexible) 알킬옥시기를 연결기로 하며, 말단기에 아크릴레이트기와 연결된 구조이다. In the orientation-induced photopolymerizable monomer represented by Formula 1, a compound represented by Formulas 1-2a to 1-2d was prepared. The compound forms a rigid-core group in which three phenyl groups are bonded through a single bond, and has a structure in which an acrylate group is linearly bonded at 4 and 4 'positions of a terphenyl group. The terphenyl group has 0, 3, 6, or 12 flexible alkyloxy groups as a linking group, and has a structure connected to an acrylate group at the terminal group.

화학식 1-2aFormula 1-2a

Figure 112017127896533-pat00009
Figure 112017127896533-pat00009

수율 ~ 91%, 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) (δ, ppm): 7.72 (4H, Ar-H), 7.28 (4H, Ar-H), 7.03 (4H, Ar-H), 6.25-5.50 (m, 6H,Vinyl)Yield-91%, 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d 6 ) (δ, ppm): 7.72 (4H, Ar-H), 7.28 (4H, Ar-H), 7.03 (4H, Ar-H), 6.25-5.50 (m, 6H, Vinyl)

화학식 1-2bFormula 1-2b

Figure 112017127896533-pat00010
Figure 112017127896533-pat00010

수율 ~ 84%, 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) (δ, ppm): 7.82 (4H, Ar-H), 7.28 (4H, Ar-H), 7.13 (4H, Ar-H), 6.15-5.45 (m, 6H,Vinyl), 4.35 (4H, -PhOCH2), 4.12 (4H, -COOCH2), 2.15 (4H, -CH2).Yield-84%, 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d 6 ) (δ, ppm): 7.82 (4H, Ar-H), 7.28 (4H, Ar-H), 7.13 (4H, Ar-H), 6.15-5.45 (m, 6H, Vinyl), 4.35 (4H, -PhOCH 2 ), 4.12 (4H, -COOCH 2 ), 2.15 (4H, -CH 2 ).

화학식 1-2cFormula 1-2c

Figure 112017127896533-pat00011
Figure 112017127896533-pat00011

수율 ~ 64%, 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) (δ, ppm): 7.82 (4H, Ar-H), 7.28 (4H, Ar-H), 7.13 (4H, Ar-H), 6.15-5.45 (m, 6H,Vinyl), 4.09 (4H, -PhOCH2), 3.91 (4H, -COOCH2), 1.95-1.32 (16H, -CH2).Yield ~ 64%, 1 H NMR ( 400 MHz, DMSO-d 6) (δ, ppm): 7.82 (4H, Ar-H), 7.28 (4H, Ar-H), 7.13 (4H, Ar-H), 6.15-5.45 (m, 6H, Vinyl), 4.09 (4H, -PhOCH 2 ), 3.91 (4H, -COOCH 2 ), 1.95-1.32 (16H, -CH 2 ).

화학식 1-2dFormula 1-2d

Figure 112017127896533-pat00012
Figure 112017127896533-pat00012

수율 ~ 61%, 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) (δ, ppm): 7.82 (4H, Ar-H), 7.28 (4H, Ar-H), 7.13 (4H, Ar-H), 6.15-5.45 (m, 6H,Vinyl), 4.09 (4H, -PhOCH2), 3.91 (4H, -COOCH2), 1.95-1.02 (40H, -CH2).Yield-61%, 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d 6 ) (δ, ppm): 7.82 (4H, Ar-H), 7.28 (4H, Ar-H), 7.13 (4H, Ar-H), 6.15-5.45 (m, 6H, Vinyl), 4.09 (4H, -PhOCH 2 ), 3.91 (4H, -COOCH 2 ), 1.95-1.02 (40H, -CH 2 ).

상기 화학식 1-2a 내지 화학식 1-2d로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 1종의 화합물이 양의 유전율 이방성을 가지는 액정호스트 총 중량에 대하여, 0.3중량% 함유된 수평배향 유도용 액정 조성물을 제1기판 및 제2 기판 사이에 주입하여 액정 셀을 제조하는 것을 제외하고는, 이후의 2공정 및 3공정을 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 액정표시장치를 제작하였다. The first substrate comprises a liquid crystal composition for induction of horizontal alignment containing 0.3% by weight, based on the total weight of the liquid crystal host having one of the compounds selected from the compounds represented by Chemical Formulas 1-2a to 1-2d, having a positive dielectric anisotropy. The liquid crystal display device was fabricated by performing the same steps 2 and 3 as in Example 1, except that the liquid crystal cell was manufactured by injecting between the second substrates.

<실험예 2> 편광현미경 분석Experimental Example 2 Polarizing Microscope Analysis

상기 실시예 1에서 화학식 1-2a 내지 1-2d로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체는 각각 독립적으로 상기 광처리 과정을 통해 액정의 균일한 수평배향을 유도함을 확인하였다. 이 중에서 화학식 1-2c로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체를 사용하여 실시예를 중심으로 편광현미경 분석결과를 제시하고자 한다. In Example 1, the orientation-induced photopolymerizable monomers represented by Chemical Formulas 1-2a to 1-2d independently induced uniform horizontal alignment of the liquid crystal through the light treatment process. The polarization microscope analysis results will be presented based on the examples using the orientation-induced photopolymerizable monomer represented by Formula 1-2c.

도 6은 본 발명의 화학식 1-2c로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체를 이용하여 제작된 액정 셀에, 원형 마스크를 이용하여 자외선 편광의 조사 후 제작된 액정표시장치에 있어서, (a)는 편광방향과 투과축이 나란할 때의 사진이고, (b)는 편광방향과 투과축이 45도 일 때의 사진이다. 그 결과 액정층은 직교 편광자 하에서 편광자와 조사광의 편광방향에 따라 균일한 밝음과 어두움 상태를 나타내었다. FIG. 6 is a liquid crystal display device manufactured after irradiation of ultraviolet polarized light using a circular mask in a liquid crystal cell manufactured using an orientation-induced photopolymerizable monomer represented by Chemical Formula 1-2c of the present invention. It is a photograph when a polarization direction and a transmission axis are parallel, (b) is a photograph when a polarization direction and a transmission axis are 45 degrees. As a result, the liquid crystal layer exhibited uniform light and dark states according to the polarization directions of the polarizer and the irradiation light under the orthogonal polarizer.

또한, 도 7은 상기 도 6의 액정표시장치에서 (a)는 직접 자외선이 조사되지 않은 영역(a)에서는 액정분자가 랜덤하게 배열된 상태를 보였으며, (b)는 직접 조사된 영역에서 편광방향과 투과축이 나란할 때의 사진이고, (c)는 편광방향과 투과축이 45도 일 때의 사진으로서, 조사한 선편광에 수직인 방향으로 액정의 방향이 일축성으로 배열된 균일 수평배향 상태를 나타내었다. 7 is a cross-sectional view of the LCD of FIG. 6. (a) is In the region (a) where no direct ultraviolet rays were irradiated, the liquid crystal molecules were randomly arranged, (b) is a photograph when the polarization direction and the transmission axis were parallel in the directly irradiated region, and (c) is polarization. The photograph was obtained when the direction and the transmission axis were 45 degrees, showing a uniform horizontal alignment state in which the directions of the liquid crystals were uniaxially arranged in a direction perpendicular to the irradiated linearly polarized light.

<실시예 3> 액정표시장치 제작 3Example 3 Fabrication of Liquid Crystal Display Device 3

화학식 1로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체에 있어서, 하기 화학식 1-3a 내지 1-3d로 표시되는 화합물을 제조하였다. 상기 화합물은 세 개의 페닐기가 ester(-COO-)기를 통해 결합된 리지드-코어(rigid-core)기를 형성하고 양 말단의 페닐기의 4, 4'위치에 아크릴레이트기가 선형으로 결합된 구조를 가지고 있으며, 중앙의 페닐기는 메틸 치환기를 가지거나 가지지 않으며, 양 말단의 페닐기는 탄소수 0개, 3개, 6개, 또는 12개의 유연성(flexible) 알킬옥시기를 연결기로 하여 아크릴레이트기와 연결된 구조이다.In the orientation-induced photopolymerizable monomer represented by Formula 1, compounds represented by the following Formulas 1-3a to 1-3d were prepared. The compound has a structure in which three phenyl groups form a rigid-core group bonded through an ester (-COO-) group and linearly bond an acrylate group at 4 and 4 'positions of phenyl groups at both ends. The central phenyl group has or does not have a methyl substituent, and the phenyl group at both ends is connected to an acrylate group by a linking group having 0, 3, 6, or 12 flexible alkyloxy groups.

화학식 1-3aFormula 1-3a

Figure 112017127896533-pat00013
Figure 112017127896533-pat00013

수율 ~ 80%, 1H NMR (400 MHz, CDCl3) (δ, ppm): 8.18 & 8.19 (dd, 4H, Ar-H), 7.95 (m,3H, Ar-H), 6.95 (dd, 4H, Ar-H), 6.11-5.45 (m, 6H,Vinyl), 2.15 (s,3H,PhCH3).Yield ~ 80%, 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) (δ, ppm): 8.18 & 8.19 (dd, 4H, Ar-H), 7.95 (m, 3H, Ar-H), 6.95 (dd, 4H , Ar-H), 6.11-5.45 (m, 6H, Vinyl), 2.15 (s, 3H, PhCH 3 ).

화학식 1-3bFormula 1-3b

Figure 112017127896533-pat00014
Figure 112017127896533-pat00014

수율 ~ 60%, 1H NMR (400 MHz, CDCl3) (δ, ppm): 8.18 & 8.19 (dd, 4H, Ar-H), 7.95 (m,3H, Ar-H),6.95 (dd, 4H, Ar-H), 6.5-5.8 (m, 6H,Vinyl), 4.31 (t, 4H,-COOCH2 ), 4.09 (t, 4H, PhOCH2), 2.23 (s,3H,PhCH3), 2.1 (m, 4H, -CH2).Yield ~ 60%, 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) (δ, ppm): 8.18 & 8.19 (dd, 4H, Ar-H), 7.95 (m, 3H, Ar-H), 6.95 (dd, 4H , Ar-H), 6.5-5.8 (m, 6H, Vinyl), 4.31 (t, 4H, -COOCH 2 ), 4.09 (t, 4H, PhOCH 2 ), 2.23 (s, 3H, PhCH 3 ), 2.1 ( m, 4H, -CH 2 ).

화학식 1-3cFormula 1-3c

Figure 112017127896533-pat00015
Figure 112017127896533-pat00015

수율 ~ 65%, 1H NMR (400 MHz, CDCl3) (δ, ppm): 8.18 & 8.19 (dd, 4H, Ar-H), 7.95 (m,3H, Ar-H), 6.95 (dd, 4H, Ar-H), 6.5-5.8 (m, 6H,Vinyl), 4.20 (t, 4H,-COOCH2 ), 4.05 (t, 4H, PhOCH2), 2.23 (s,3H,PhCH3), 1.9-1.4 (m, 16H, -CH2).Yield ~ 65%, 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) (δ, ppm): 8.18 & 8.19 (dd, 4H, Ar-H), 7.95 (m, 3H, Ar-H), 6.95 (dd, 4H , Ar-H), 6.5-5.8 (m, 6H, Vinyl), 4.20 (t, 4H, -COOCH 2 ), 4.05 (t, 4H, PhOCH 2 ), 2.23 (s, 3H, PhCH 3 ), 1.9- 1.4 (m, 16H, -CH 2 ).

화학식 1-3dFormula 1-3d

Figure 112017127896533-pat00016
Figure 112017127896533-pat00016

수율 ~ 68%, 1H NMR (400 MHz, CDCl3) (δ, ppm): 8.18 (d, 4H, Ar-H), 7.25 (s,4H, Ar-H),7.0 (d, 4H, Ar-H), 6.5-5.8 (m, 6H,Vinyl), 4.22 (t, 4H,-COOCH2 ), 4.05 (t, 4H, PhOCH2), 1.9-1.3 (m, 16H, -CH2).Yield ~ 68%, 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) (δ, ppm): 8.18 (d, 4H, Ar-H), 7.25 (s, 4H, Ar-H), 7.0 (d, 4H, Ar -H), 6.5-5.8 (m, 6H, Vinyl), 4.22 (t, 4H, -COOCH 2 ), 4.05 (t, 4H, PhOCH 2 ), 1.9-1.3 (m, 16H, -CH 2 ).

상기 화학식 1-3a 내지 화학식 1-3d로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 1종의 화합물이 양의 유전율 이방성을 가지는 액정호스트 총 중량에 대하여, 0.5중량% 함유된 수평배향 유도용 액정 조성물을 제1기판 및 제2 기판 사이에 주입하여 액정 셀을 제조하는 것을 제외하고는, 이후의 2공정 및 3공정을 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 액정표시장치를 제작하였다. The first substrate comprises a liquid crystal composition for induction of horizontal alignment, in which one compound selected from the compounds represented by Chemical Formulas 1-3a to 1-3d is contained in an amount of 0.5% by weight, based on the total weight of the liquid crystal host having positive dielectric anisotropy. The liquid crystal display device was fabricated by performing the same steps 2 and 3 as in Example 1, except that the liquid crystal cell was manufactured by injecting between the second substrates.

<실험예 3> 편광현미경 분석Experimental Example 3 Polarization Microscope Analysis

상기 실시예 1에서 화학식 1-3a 내지 화학식 1-3d로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체는 각각 독립적으로 상기 광처리 과정을 통해 액정의 균일한 수평배향을 유도함을 확인하였다. 이 중에서 화학식 1-3b로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체를 사용하여 실시예를 중심으로 편광현미경 분석결과를 제시하고자 한다. In Example 1, the alignment-induced photopolymerizable monomers represented by Chemical Formulas 1-3a to 1-3d each independently induced uniform horizontal alignment of the liquid crystal through the light treatment process. Among them, the polarization microscope analysis results will be presented based on the examples using the orientation-induced photopolymerizable monomer represented by Formula 1-3b.

도 8은 본 발명의 화학식 1-3b로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체를 이용하여 제작된 액정 셀에, 원형 마스크를 이용하여 자외선 편광의 조사 후 제작된 액정표시장치에 있어서, (a)는 편광방향과 투과축이 나란할 때의 사진이고, (b)는 편광방향과 투과축이 45도 일 때의 사진으로서, 액정층은 직교 편광자 하에서 편광자와 조사광의 편광방향에 따라 균일한 밝음과 어두움 상태를 나타내었다. 8 is a liquid crystal display device manufactured by irradiating ultraviolet polarized light using a circular mask to a liquid crystal cell manufactured using an orientation-induced photopolymerizable monomer represented by Chemical Formula 1-3b of the present invention. (B) is a photograph when the polarization direction and the transmission axis is 45 degrees, the liquid crystal layer is uniform light and dark according to the polarization direction of the polarizer and the irradiation light under the orthogonal polarizer. Status is shown.

도 9는 편광현미경으로 미시적인 액정의 배향상태를 관찰한 결과로서, (a)는 자외선이 조사되지 않은 영역이고, (b)는 직접 조사된 영역에서 편광방향과 투과축이 나란할 때의 사진이고, (c)는 편광방향과 투과축이 45도 일 때의 사진을 나타낸 것이다. 그 결과, 선편광 자외선이 직접 조사되지 않은 영역(a)에서는 액정분자가 랜덤하게 배열된 상태를 보이고, 선편광 자외선이 직접 조사된 영역에서는 조사한 선편광에 수직인 방향으로 액정의 방향이 균일하게 배열된 균일 수평배향 상태를 나타내었다. 9 is a result of observing the alignment state of the microscopic liquid crystal with a polarization microscope, (a) (B) is a photograph when the polarization direction and the transmission axis are parallel in the region irradiated with ultraviolet rays, and (c) shows a photograph when the polarization direction and the transmission axis are 45 degrees. As a result, in the region (a) where the linearly polarized ultraviolet light was not directly irradiated, the liquid crystal molecules were randomly arranged. In the region where the linearly polarized ultraviolet light was directly irradiated, the liquid crystal molecules were uniformly arranged in a direction perpendicular to the irradiated linearly polarized light. The horizontal orientation is shown.

추가적으로, 도 10은 상기 액정표시장치에 열처리한 후 액정배향 상태의 고온의 열에 대한 안정성을 평가하기 위한 편광현미경 결과로서, (a) 및 (c)는 편광방향과 투과축이 나란할 때의 사진이고, (b) 및 (d)는 편광방향과 투과축이 45도 일 때의 사진으로서, 열 및 광처리 이후에도 액정의 배향상태가 균일하게 유지됨을 보여주었다.In addition, FIG. 10 is a polarization microscope result for evaluating the stability to high temperature heat in the liquid crystal alignment state after the heat treatment to the liquid crystal display device, (a) and (c) is a photograph when the polarization direction and the transmission axis is parallel (B) and (d) are photographs when the polarization direction and the transmission axis are 45 degrees, showing that the alignment state of the liquid crystal is maintained even after heat and light treatment.

<실시예 4> 액정표시장치 제작 4Example 4 Fabrication of Liquid Crystal Display Device 4

화학식 1로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체에 있어서, 하기 화학식 1-4a 내지 1-4d로 표시되는 화합물을 제조하였다. 상기 화합물은 두 개의 페닐기가 ester(-COO-)기를 통해 결합된 리지드-코어(rigid-core)기를 형성하고 페닐기 말단의 4, 4'위치에 메타아크릴레이트기가 선형으로 결합된 구조를 가지고 있으며, 이때 페닐기는 탄소수 0개, 3개, 6개, 또는 12개의 유연성(flexible) 알킬옥시기를 연결기로 하여 광중합성 메타아크릴레이트기와 연결된 구조이다.In the orientation-induced photopolymerizable monomer represented by Formula 1, compounds represented by the following Formulas 1-4a to 1-4d were prepared. The compound has a structure in which two phenyl groups form a rigid-core group in which an ester (-COO-) group is bonded, and a methacrylate group is linearly bonded at 4, 4 'positions at the terminal of the phenyl group. In this case, the phenyl group is a structure connected to a photopolymerizable methacrylate group by using a linkage group having 0, 3, 6, or 12 flexible alkyloxy groups.

화학식 1-4aFormula 1-4a

Figure 112017127896533-pat00017
Figure 112017127896533-pat00017

수율 ~ 63%, 1H NMR (400 MHz, CDCl3) (δ, ppm): 8.25 (2H, Ar-H), 7.58-7.21 (6H, Ar-H), 6.52 (2H,=CH2 ), 6.04( 2H,=CH2 ), 2.01 (6H, -CH3).Yield-63%, 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) (δ, ppm): 8.25 (2H, Ar-H), 7.58-7.21 (6H, Ar-H), 6.52 (2H, = CH 2 ), 6.04 (2H, = CH 2) , 2.01 (6H, -CH 3).

화학식 1-4bFormula 1-4b

Figure 112017127896533-pat00018
Figure 112017127896533-pat00018

수율 ~ 52%, 1H NMR (400 MHz, CDCl3) (δ, ppm): 8.2 (2H, Ar-H), 7.28-7.01 (6H, Ar-H), 6.12 (2H,=CH2 ), 5.54( 2H,=CH2 ), 4.32 (4H, -CH2-OPh), 4.02 (4H, -COOCH2), 2.18 (4H, -CH2), 2.01 (6H, -CH3).Yield-52%, 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) (δ, ppm): 8.2 (2H, Ar-H), 7.28-7.01 (6H, Ar-H), 6.12 (2H, = CH 2 ), 5.54 (2H, = CH 2 ), 4.32 (4H, -CH 2 -OPh), 4.02 (4H, -COOCH 2 ), 2.18 (4H, -CH 2 ), 2.01 (6H, -CH 3 ).

화학식 1-4cFormula 1-4c

Figure 112017127896533-pat00019
Figure 112017127896533-pat00019

수율 ~ 47%, 1H NMR (400 MHz, CDCl3) (δ, ppm): 8.2 (2H, Ar-H), 7.25-7.00 (6H, Ar-H), 6.02 (2H,=CH2 ), 5.56 ( 2H,=CH2 ), 4.1 (4H, -CH2-OPh), 3.92 (4H, -COOCH2), 2.05 (6H, -CH3), 1.8-1.05 (16H, -CH2).Yield-47%, 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) (δ, ppm): 8.2 (2H, Ar-H), 7.25-7.00 (6H, Ar-H), 6.02 (2H, = CH 2 ), 5.56 (2H, = CH 2) , 4.1 (4H, -CH 2 -OPh), 3.92 (4H, -COOCH 2), 2.05 (6H, -CH 3), 1.8-1.05 (16H, -CH 2).

화학식 1-4dFormula 1-4d

Figure 112017127896533-pat00020
Figure 112017127896533-pat00020

수율 ~ 30%, 1H NMR (400 MHz, CDCl3) (δ, ppm): 8.18 (2H, Ar-H), 7.26-7.05 (6H, Ar-H), 6.12 (2H,=CH2 ), 5.54 ( 2H,=CH2 ), 4.06 (4H, -CH2-OPh), 3.90 (4H, -COOCH2), 2.01 (6H, -CH3), 1.8-0.85 (40H, -CH2).Yield-30%, 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) (δ, ppm): 8.18 (2H, Ar-H), 7.26-7.05 (6H, Ar-H), 6.12 (2H, = CH 2 ), 5.54 (2H, = CH 2 ), 4.06 (4H, -CH 2 -OPh), 3.90 (4H, -COOCH 2 ), 2.01 (6H, -CH 3 ), 1.8-0.85 (40H, -CH 2 ).

상기 화학식 1-4a 내지 화학식 1-4d로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 1종의 화합물이 양의 유전율 이방성을 가지는 액정호스트 총 중량에 대하여, 1.0중량% 함유된 수평배향 유도용 액정 조성물을 제1기판 및 제2 기판 사이에 주입하여 액정 셀을 제조하는 것을 제외하고는, 이후의 2공정 및 3공정을 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 액정표시장치를 제작하였다. 이때, 제1기판과 제2기판 사이의 간극은 6.0 ㎛로 유지하였다.The first substrate comprises a liquid crystal composition for horizontal orientation induction, in which one compound selected from the compounds represented by Chemical Formulas 1-4a to 1-4d is 1.0% by weight based on the total weight of the liquid crystal host having positive dielectric anisotropy. The liquid crystal display device was fabricated by performing the same steps 2 and 3 as in Example 1, except that the liquid crystal cell was manufactured by injecting between the second substrates. At this time, the gap between the first substrate and the second substrate was maintained at 6.0 μm.

<실험예 4> 편광현미경 분석Experimental Example 4 Polarization Microscope Analysis

상기 실시예 1에서 화학식 1-4a 내지 화학식 1-4d로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체는 각각 독립적으로 상기 광처리 과정을 통해 액정의 균일한 수평배향을 유도함을 확인하였다. 이 중에서 화학식 1-4b로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체를 사용하여 실시예를 중심으로 편광현미경 분석결과를 제시하고자 한다. In Example 1, the orientation-induced photopolymerizable monomers represented by Chemical Formulas 1-4a to 1-4d independently induced uniform horizontal alignment of the liquid crystals through the light treatment process. Among them, the results of polarization microscope analysis will be presented based on the examples using the orientation-induced photopolymerizable monomer represented by Formula 1-4b.

도 11은 본 발명의 화학식 1-4b로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체를 이용하여 제작된 액정 셀에, 원형 마스크를 이용하여 자외선 편광의 조사 후 제작된 액정표시장치에 있어서, 자외선 편광이 직접 조사된 원 내부의 영역에서 액정층은 직교 편광자 하에서 편광자와 조사광의 편광방향에 따라 균일한 밝음과 어두움 상태를 나타내며, 그 외의 영역에서는 랜덤한 배열상태를 유지함을 확인할 수 있다. 11 is a liquid crystal display device manufactured by using an orientation-induced photopolymerizable monomer represented by Chemical Formula 1-4b of the present invention after irradiation of ultraviolet polarized light using a circular mask, wherein ultraviolet polarized light is directly In the region inside the irradiated circle, the liquid crystal layer exhibits uniform light and dark states according to the polarization directions of the polarizer and the irradiation light under the orthogonal polarizer, and in other regions, the liquid crystal layer maintains a random arrangement.

도 12는 편광현미경으로 미시적인 액정의 배향상태를 관찰한 결과로서, (a)는 직접 조사된 영역에서 편광방향과 투과축이 나란할 때의 사진이고, (b)는 편광방향과 투과축이 45도 일 때의 사진을 나타낸 것으로서, 조사한 선편광에 수직인 방향으로 액정의 방향이 균일하게 배열된 균일 수평배향 상태를 나타내었다. Figure 12 is a result of observation of the alignment of the microscopic liquid crystal by a polarization microscope, is (a) (B) shows the picture when the polarization direction and the transmission axis are parallel in the directly irradiated area, and (b) shows the picture when the polarization direction and the transmission axis are 45 degrees. The direction of the liquid crystal is uniform in the direction perpendicular to the irradiated linear polarization. The uniformly aligned state is shown.

나아가, 완성된 액정표시장치에 120℃의 열처리 및 비편광 자외선 조사 후에도 액정의 배향상태가 균일하게 유지됨을 보여주었다[미도시].Furthermore, it was shown that the alignment state of the liquid crystal is maintained uniformly even after the heat treatment at 120 ° C. and unpolarized ultraviolet ray irradiation to the completed liquid crystal display device [not shown].

<실시예 5> 액정표시장치 제작 5Example 5 Fabrication of Liquid Crystal Display 5

화학식 1로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체에 있어서, 하기 화학식 1-5로 표시되는 화합물을 양의 유전율 이방성을 가지는 액정호스트 총 중량에 대하여, 1.0중량% 함유된 수평배향 유도용 액정 조성물을 제1기판 및 제2 기판 사이에 주입하여 액정 셀을 제조하는 것을 제외하고는, 이후의 2공정 및 3공정을 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 액정표시장치를 제작하였다. 이때, 제1기판과 제2기판 사이의 간극은 6.0 ㎛로 유지하였다. In the orientation-induced photopolymerizable monomer represented by Formula 1, 1.0% by weight of the liquid crystal composition containing 1.0 wt% of the compound represented by the following Formula 1-5 to the total weight of the liquid crystal host having positive dielectric anisotropy is prepared. A liquid crystal display device was manufactured by performing the same steps 2 and 3 as in Example 1, except that the liquid crystal cell was manufactured by injecting the first substrate and the second substrate. At this time, the gap between the first substrate and the second substrate was maintained at 6.0 μm.

상기 화학식 1-5로 표시되는 화합물은 두 개의 페닐기가 단일 결합을 통해 결합된 리지드-코어(rigid-core)기를 형성하고, 페닐기 말단에는 메톡시기가, 다른 쪽 말단에는 탄소수 6개의 유연성 알킬옥시기를 연결기로 하여 메타아크릴레이트기와 연결된 구조이다.The compound represented by Formula 1-5 forms a rigid-core group in which two phenyl groups are bonded via a single bond, a methoxy group at the end of the phenyl group, and a flexible alkyloxy group having 6 carbon atoms at the other end thereof. It is a structure connected with the methacrylate group by the coupling group.

화학식 1-5Formula 1-5

Figure 112017127896533-pat00021
Figure 112017127896533-pat00021

수율 ~ 80%, 1H NMR (400 MHz, CDCl3) (δ, ppm): 7.46 (d, 4H, Ar-H), 6.92 (d, 4H, Ar-H), 6.10 (d, 1H, =CH2), 5.55 (d, 1H, =CH2), 4.16 (m, 2H, -OCH2-), 3.99 (m, 2H, -OCH2-), 3.85 (t, 3H, -CH3), 2.01 (s, 3H, -CH3), 1.81 (m, 2H, -CH2-), 1.72 (m, 2H, -CH2-), 1.57-1.41 (m, 4H, -CH2-).Yield ~ 80%, 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) (δ, ppm): 7.46 (d, 4H, Ar-H), 6.92 (d, 4H, Ar-H), 6.10 (d, 1H, = CH 2 ), 5.55 (d, 1H, = CH 2 ), 4.16 (m, 2H, -OCH 2- ), 3.99 (m, 2H, -OCH 2- ), 3.85 (t, 3H, -CH 3 ), 2.01 (s, 3H, -CH 3 ), 1.81 (m, 2H, -CH 2- ), 1.72 (m, 2H, -CH 2- ), 1.57-1.41 (m, 4H, -CH 2- ).

<실험예 5> 편광현미경 분석Experimental Example 5 Polarization Microscope Analysis

상기 실시예 1에서 화학식 1-5로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체를 사용하여 제작된 액정 셀 및 선편광 자외선 조사에 의해 완성된 액정표시장치에 대하여 편광현미경으로 분석하였다. In Example 1, the liquid crystal cell prepared by using the orientation-induced photopolymerizable monomer represented by Chemical Formula 1-5 and the liquid crystal display device prepared by linearly polarized ultraviolet irradiation were analyzed by polarization microscope.

도 13은 본 발명의 화학식 1-5로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체를 이용하여 제작된 액정 셀에, 원형 마스크를 이용하여 자외선 편광의 조사 후 제작된 액정표시장치에 있어서, (a) 및 (b)를 통해 자외선 편광이 직접 조사된 원 내부의 영역에서 액정층은 직교 편광자 하에서 편광자와 조사광의 편광방향에 따라 균일한 밝음과 어두움 상태를 나타내며, 그 외의 영역에서는 랜덤한 배열상태를 유지함을 확인할 수 있다. 13 is according to the liquid crystal cell produced by using the oriented inductive photopolymerizable monomer represented by the formula 1-5 according to the present invention, after the polarization of ultraviolet light using a circular mask irradiation produced a liquid crystal display device, (a) and In the region inside the circle irradiated with ultraviolet polarization directly through (b), the liquid crystal layer exhibits uniform light and dark states according to the polarization directions of the polarizer and the irradiated light under the orthogonal polarizer, and maintains a random arrangement in other regions. You can check it.

도 14는 편광현미경으로 미시적인 액정의 배향상태를 관찰한 결과로서, (a)는 직접 조사된 영역에서 편광방향과 투과축이 나란할 때의 사진이고, (b)는 편광방향과 투과축이 45도 일 때의 사진을 나타낸 것으로서, 조사한 선편광에 수직인 방향으로 액정의 방향이 균일하게 배열된 균일 수평배향 상태를 나타내었다. 14 is a result of observing the alignment state of the microscopic liquid crystal with a polarization microscope, (a) (B) shows the picture when the polarization direction and the transmission axis are parallel in the directly irradiated area, and (b) shows the picture when the polarization direction and the transmission axis are 45 degrees. The direction of the liquid crystal is uniform in the direction perpendicular to the irradiated linearly polarized light. The uniformly aligned state is shown.

나아가, 완성된 액정표시장치에 120℃의 열처리 및 비편광 자외선 조사 후에도 액정의 배향상태가 균일하게 유지됨을 보여주었다[미도시].Furthermore, it was shown that the alignment state of the liquid crystal is maintained uniformly even after the heat treatment at 120 ° C. and unpolarized ultraviolet ray irradiation to the completed liquid crystal display device [not shown].

<실시예 6> 액정표시장치 제작 6Example 6 Fabrication of Liquid Crystal Display 6

화학식 1로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체에 있어서, 하기 화학식 1-6으로 표시되는 화합물을 양의 유전율 이방성을 가지는 액정호스트 총 중량에 대하여, 1.0중량% 함유된 수평배향 유도용 액정 조성물을 제1기판 및 제2 기판 사이에 주입하여 액정 셀을 제조하는 것을 제외하고는, 이후의 2공정 및 3공정을 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 액정표시장치를 제작하였다. 이때, 제1기판과 제2기판 사이의 간극은 6.0 ㎛로 유지하였다. In the orientation-induced photopolymerizable monomer represented by Formula 1, 1.0% by weight of a liquid crystal composition containing 1.0 wt% of the compound represented by Formula 1-6 to the total weight of the liquid crystal host having positive dielectric anisotropy is prepared. A liquid crystal display device was manufactured by performing the same steps 2 and 3 as in Example 1, except that the liquid crystal cell was manufactured by injecting the first substrate and the second substrate. At this time, the gap between the first substrate and the second substrate was maintained at 6.0 μm.

상기 화학식 1-6으로 표시되는 화합물은 두 개의 페닐기가 에스테르(ester)기를 통해 결합된 리지드-코어(rigid-core)기를 형성하고, 각각의 페닐기기의 한 쪽 말단에는 메톡시기가, 다른 쪽 말단에는 탄소수 6개의 유연성 알킬옥시기를 연결기로 하여 메타아크릴레이트기와 연결된 구조이다.The compound represented by Formula 1-6 forms a rigid-core group in which two phenyl groups are bonded through an ester group, and at one end of each phenyl group, a methoxy group and the other end Has a structure in which a C6 flexible alkyloxy group is linked to a methacrylate group.

화학식 1-6Formula 1-6

Figure 112017127896533-pat00022
Figure 112017127896533-pat00022

수율 ~ 85%, 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) (δ, ppm): 8.50 - 6.99 (m, 8H, Ar-H), 6.05 (d, 1H, =CH2), 5.50 (d, 1H, =CH2), 4.03 (m, 2H, -OCH2-), 3.95 (m, 2H, -OCH2-), 3.23 (t, 3H, -CH3), 2.21 (s, 3H, -CH3), 1.93-0.50 (m, 8H, -CH2-).Yield ~ 85%, 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d 6 ) (δ, ppm): 8.50-6.99 (m, 8H, Ar-H), 6.05 (d, 1H, = CH 2 ), 5.50 (d , 1H, = CH 2 ), 4.03 (m, 2H, -OCH 2- ), 3.95 (m, 2H, -OCH 2- ), 3.23 (t, 3H, -CH 3 ), 2.21 (s, 3H,- CH 3 ), 1.93-0.50 (m, 8H, -CH 2- ).

<실험예 6> 편광현미경 분석Experimental Example 6 Polarizing Microscope Analysis

상기 실시예 1에서 화학식 1-6으로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체를 사용하여 제작된 액정 셀 및 선편광 자외선 조사에 의해 완성된 액정표시장치에 대하여 편광현미경으로 분석하였다. In Example 1, the liquid crystal cell manufactured by using the orientation-induced photopolymerizable monomer represented by Chemical Formula 1-6 and the liquid crystal display device prepared by linearly polarized ultraviolet irradiation were analyzed by polarization microscope.

도 15는 본 발명의 화학식 1-6으로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체를 이용하여 제작된 액정 셀에, 원형 마스크를 이용하여 자외선 편광의 조사 후 제작된 액정표시장치에 있어서, (a)는 편광방향과 투과축이 나란할 때의 사진이고, (b)는 편광방향과 투과축이 45도 일 때의 사진으로서, 자외선 편광이 직접 조사된 원 내부의 영역에서 액정층은 직교 편광자 하에서 편광자와 조사광의 편광방향에 따라 균일한 밝음과 어두움 상태를 나타내었다. FIG. 15 is a liquid crystal display device manufactured after irradiation of ultraviolet polarized light using a circular mask in a liquid crystal cell manufactured using an orientation-induced photopolymerizable monomer represented by Chemical Formula 1-6 of the present invention. (B) is a photograph when the polarization direction and the transmission axis are parallel to each other, (b) is a photograph when the polarization direction and the transmission axis is 45 degrees, the liquid crystal layer in the region inside the circle irradiated with ultraviolet polarization directly under the orthogonal polarizer According to the polarization direction of the irradiation light, uniform light and dark conditions were shown.

도 16은 상기 도 15의 액정표시장치에서 (a)는 자외선이 조사되지 않은 영역에서는 액정분자가 랜덤하게 배열된 상태를 보이고, (b)는 직접 조사된 영역에서 편광방향과 투과축이 나란할 때의 사진이고, (c)는 편광방향과 투과축이 45도 일 때의 사진으로서, 선편광 자외선이 직접 조사된 영역에서는 조사한 선편광에 수직인 방향으로 액정의 방향이 균일하게 배열된 균일 수평배향 상태를 나타내었다. FIG. 16 illustrates the liquid crystal display of FIG. 15. (a) is In the region not irradiated with ultraviolet rays, the liquid crystal molecules are randomly arranged, (b) is a photograph when the polarization direction and the transmission axis are parallel in the directly irradiated region, and (c) is the polarization direction and the transmission axis The photograph at 45 degrees showed a uniform horizontal alignment state in which the directions of the liquid crystals were uniformly arranged in the direction perpendicular to the irradiated linearly polarized light in the region directly irradiated with the linearly polarized ultraviolet light.

나아가, 상기 제작된 액정표시장치는 120의 오븐에서 24시간 보관한 후 상온으로 냉각시켜 액정의 배향상태를 관찰하여도 균일한 배향 상태를 유지하였다. 또한, 상기 액정표시장치에 메탈할라이드 램프에서 발생하는 비편광의 자외선(파장 365nm 기준)을 3 mW/cm2 세기로 2시간 조사한 후에도 액정의 균일한 배향 상태를 유지함을 확인하였다[미도시].In addition, the produced liquid crystal display device was maintained for 24 hours in an oven of 120 and then cooled to room temperature to maintain a uniform alignment state even if the alignment state of the liquid crystal was observed. Further, it was confirmed that the liquid crystal display maintains a uniform alignment state of the liquid crystal even after irradiating non-polarized ultraviolet light (based on a wavelength of 365 nm) generated at a metal halide lamp with 3 mW / cm 2 intensity for 2 hours [not shown].

<비교예 1> Comparative Example 1

화학식 2로 표시되는 광감응성 화합물을 양의 유전율 이방성을 가지는 액정호스트 총 중량에 대하여, 1.0중량% 함유된 수평배향 유도용 액정 조성물을 제1기판 및 제2 기판 사이에 주입하여 액정 셀을 제조하는 것을 제외하고는, 이후의 2공정 및 3공정을 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 액정표시장치를 제작하였다. 이때, 제1기판과 제2기판 사이의 간극은 6.0㎛로 유지하였다. A liquid crystal cell is prepared by injecting a liquid crystal composition for horizontal alignment inducing 1.0 wt% based on the total weight of a liquid crystal host having positive dielectric anisotropy of the photosensitive compound represented by Formula 2 between the first substrate and the second substrate. Except that, the following two steps and three steps were carried out in the same manner as in Example 1 to produce a liquid crystal display device. At this time, the gap between the first substrate and the second substrate was maintained at 6.0 mu m.

상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 사이클로헥실(cyclohexyl)기가 광감응성 신나메이트기로 연결된 리지드-코어(rigid-core)기를 형성하고, 하나의 광중합성 아크릴기가 유연성 스페이스 그룹을 통해 사이클로헥실기와 연결된 구조이다.The compound represented by Formula 2 is a structure in which a cyclohexyl group forms a rigid-core group connected to a photosensitive cinnamate group, and one photopolymerizable acrylic group is linked to a cyclohexyl group through a flexible space group. .

화학식 2Formula 2

Figure 112017127896533-pat00023
Figure 112017127896533-pat00023

<실험예 7> 편광현미경 분석Experimental Example 7 Polarization Microscope Analysis

1. 자외선 편광의 조사 전 편광현미경 분석1. Polarization microscope analysis before irradiation of ultraviolet polarization

상기 비교예 1의 액정 셀 제작(2공정)에서 수평배향 유도용 액정 조성물의 주입 후, 5℃/분의 속도로 상기 조립체를 냉각시키고, 액정의 배열상태를 편광현미경을 이용하여 관찰하였다.After injecting the liquid crystal composition for horizontal alignment in the liquid crystal cell preparation (2 step) of Comparative Example 1, the assembly was cooled at a rate of 5 ° C./min, and the alignment state of the liquid crystal was observed using a polarizing microscope.

도 17은 비교예 1에서 제조된 액정 셀에 있어서, (a)는 자외선 편광의 조사 전에 직교 편광자 하에서의 관찰한 사진이고, (b)는 상기 액정 소자의 미세 편광현미경 사진으로서, 별도의 배향처리공정을 실시하지 않았으므로 셀 내부에서 액정은 기판에 대하여 수평인 표면에 대하여 랜덤하게 배열(랜덤 수평배열)됨을 확인하였다. 17 is a liquid crystal cell prepared in Comparative Example 1, (a) is a photograph observed under the orthogonal polarizer before irradiation of ultraviolet polarization, (b) is a fine polarization micrograph of the liquid crystal device, another alignment treatment step Since the liquid crystal was not implemented, it was confirmed that the liquid crystals were randomly arranged (random horizontal arrangement) with respect to the surface horizontal to the substrate.

2. 자외선 편광의 조사 후 편광현미경 분석2. Polarization Microscope Analysis After Irradiation of Ultraviolet Polarization

상기 비교예 1의 액정표시장치 제작(3공정)에서 광 조사 이후, 5℃/분의 속도로 액정표시장치 조립체를 상온으로 냉각시킨 후, 액정의 배열상태를 편광현미경을 이용하여 관찰하였다.After fabricating the liquid crystal display of Comparative Example 1 (step 3), after cooling the light, the liquid crystal display assembly was cooled to room temperature at a rate of 5 ° C./minute, and then the arrangement of the liquid crystals was observed using a polarizing microscope.

도 18은 비교예 1에서 제조된 액정 셀에 원형 마스크를 이용하여 자외선 편광의 조사 후 제작된 액정표시장치에 있어서, (a)는 편광방향과 투과축이 나란할 때의 사진이고, (b)는 편광방향과 투과축이 45도 일 때의 사진으로서, 자외선 편광이 조사된 원 내부의 영역에서, 액정층은 직교 편광자 하에서 편광자와 조사광의 편광방향에 따라 밝음과 어두움 상태를 나타내었다. FIG. 18 is a liquid crystal display device manufactured after irradiation of ultraviolet polarization using a circular mask on a liquid crystal cell prepared in Comparative Example 1, wherein (a) is a photograph when the polarization direction and transmission axis are parallel to each other, and (b) Is a photograph when the polarization direction and the transmission axis are 45 degrees. In the region inside the circle irradiated with ultraviolet polarization, the liquid crystal layer exhibited light and dark states according to the polarization directions of the polarizer and the irradiation light under the orthogonal polarizer.

3. 열처리 후 편광현미경 분석을 통한 안정성 평가3. Evaluation of stability through polarization microscope analysis after heat treatment

상기 비교예 1에서 제조된 액정표시장치의 액정배향 상태의 고온의 열에 대한 안정성을 평가하기 위하여, 제조된 액정표시장치를 120℃의 오븐에서 24시간 보관한 후 상온으로 냉각시켜, 액정의 배열상태를 관찰하였다. In order to evaluate the stability to high temperature heat of the liquid crystal alignment state of the liquid crystal display device prepared in Comparative Example 1, the liquid crystal display device was stored in an oven at 120 ℃ for 24 hours and then cooled to room temperature, the arrangement state of the liquid crystal Was observed.

도 19는 상기 액정표시장치에 열처리후의 편광현미경 결과로서, (a) 및 (c)는 편광방향과 투과축이 나란할 때의 사진이고, (b) 및 (d)는 편광방향과 투과축이 45도 일 때의 사진으로서, 액정의 배향상태가 급격히 열화를 관찰할 수 있었다. 또한, 비교예 1에서 제조된 액정표시장치에 메탈할라이드 램프에서 발생하는 비편광의 자외선을 조사한 후의 액정배향 상태를 관찰한 결과, 액정배향의 열화가 가속화되어 균일한 배향 상태를 유지하지 못하였다. 19 is a polarization microscope result after heat treatment to the liquid crystal display device, (a) and (c) is a photograph when the polarization direction and the transmission axis is parallel, (b) and (d) is the polarization direction and the transmission axis As a photograph at 45 degrees, deterioration of the alignment state of the liquid crystal could be observed rapidly. In addition, as a result of observing the liquid crystal alignment state after irradiating the non-polarized ultraviolet light generated by the metal halide lamp to the liquid crystal display device manufactured in Comparative Example 1, deterioration of the liquid crystal alignment was accelerated and it was not possible to maintain a uniform alignment state.

<비교예 2> Comparative Example 2

화학식 3으로 표시되는 광감응성 아조기를 포함하는 화합물을 양의 유전율 이방성을 가지는 액정호스트 총 중량에 대하여, 0.5중량% 함유된 수평배향 유도용 액정 조성물을 제1기판 및 제2 기판 사이에 주입하여 액정 셀을 제조하는 것을 제외하고는, 이후의 2공정 및 3공정을 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 액정표시장치를 제작하였다. 이때, 제1기판과 제2기판 사이의 간극은 10.0㎛로 유지하였다. A liquid crystal composition for injecting a horizontal alignment containing 0.5% by weight of the compound including the photosensitive azo group represented by the formula (3) based on the total weight of the liquid crystal host having positive dielectric anisotropy is injected between the first substrate and the second substrate. Except for manufacturing a cell, the following two steps and three steps were carried out in the same manner as in Example 1 to produce a liquid crystal display device. At this time, the gap between the first substrate and the second substrate was maintained at 10.0 μm.

상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은 세개의 페닐기가 두개의 아조기로 선형으로 연결된 리지드-코어(rigid-core)기를 형성하고, 두 개의 광중합성 메타아크릴기가 유연성 스페이스 그룹을 통해 양 말단의 페닐기에 각각 선형으로 연결된 구조이다.The compound represented by Formula 3 forms a rigid-core group in which three phenyl groups are linearly connected to two azo groups, and two photopolymerizable methacryl groups are linear to the phenyl groups at both ends through a flexible space group. It is a structure connected by.

화학식 3Formula 3

Figure 112017127896533-pat00024
Figure 112017127896533-pat00024

<실험예 8> 편광현미경 분석Experimental Example 8 Polarization Microscope Analysis

상기 비교예 2에서 제조된 액정 셀에, 원형 마스크를 이용하여 자외선 편광의 조사 후 제작된 액정표시장치는 자외선 편광이 직접 조사된 원 내부의 영역에서 액정층은 직교 편광자 하에서 편광자와 조사광의 편광방향에 따라 균일한 밝음과 어두움 상태를 나타내었다[미도시].In the liquid crystal display device manufactured by irradiating ultraviolet polarized light using a circular mask to the liquid crystal cell manufactured in Comparative Example 2, the polarization direction of the polarizer and the irradiated light under the orthogonal polarizer in the region inside the circle where ultraviolet polarization was directly irradiated. According to the uniform light and dark state was shown [not shown].

그러나 비교예 2에서 제조된 액정표시장치의 액정배향 상태의 열처리 후 100에서 메탈할라이드 램프에서 발생하는 비편광의 자외선 또는 가시광선을 (365nm 기준) 1 mW/cm2 세기로 30분 조사한 후의 액정배향 상태를 관찰한 결과를 도 20에 도시하였다. However, after the heat treatment in the liquid crystal alignment state of the liquid crystal display device manufactured in Comparative Example 2, the liquid crystal alignment after irradiating non-polarized ultraviolet light or visible light generated by the metal halide lamp for 30 minutes at 1 mW / cm 2 intensity (365 nm standard) The result of observing a state is shown in FIG .

그 결과, 도 20의 (a) 내지 (d)에서 확인되는 바와 같이, 자외선 처리 후, 액정의 배향상태는 열화되어 균일한 배향 상태를 유지하지 못하였다.As a result, as confirmed in FIGS. 20A to 20D, after the ultraviolet treatment, the alignment state of the liquid crystal deteriorated, and thus, it was not possible to maintain a uniform alignment state.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 종래 광배향을 위한 광감응성 작용기를 배제하고, 선형의 리지드-코어(rigid-core)기를 중심으로 그 말단에 중합성기를 가지며 유연성(flexible) 알킬기로 연결된 구조의 배향유도형 광중합성 단량체 1종 이상이 함유된 수평배향 유도용 액정 조성물을 제공하였다. As described above, the present invention excludes a photosensitive functional group for the conventional photo-alignment, and has a polymerizable group at its terminal with a linear rigid-core group connected to a flexible alkyl group. Provided was a liquid crystal composition for inducing horizontal alignment containing one or more types of alignment-induced photopolymerizable monomers.

상기 수평배향 유도용 액정 조성물에 함유된 배향유도형 광중합성 단량체가 선편광 자외선 조사에 의해 광중합 되어, 액정표시장치 기판의 내부표면에 광중합체층을 형성하고, 이에 의해 액정호스트의 균일한 수평배향이 유도된 액정층을 포함한 액정표시장치를 제공하였다. The orientation-induced photopolymerizable monomer contained in the liquid crystal composition for horizontal orientation induction is photopolymerized by linearly polarized ultraviolet radiation to form a photopolymer layer on the inner surface of the liquid crystal display device substrate, thereby inducing a uniform horizontal orientation of the liquid crystal host. A liquid crystal display device including the liquid crystal layer is provided.

본 발명의 배향유도형 광중합성 단량체를 함유한 수평배향 유도용 액정 조성물은 별도의 선 배향막 코팅 공정 및 선 배향 처리공정 없이 액정소자를 제작한 후, 선편광 자외선 조사에 의해 인시츄(in situ) 방식으로 액정의 수평배향을 유도뿐만이 아니라, 배향유도 후 열처리 및 상기 열처리 후 자외선의 추가 조사에도 배향안정성을 유지한 액정표시장치를 제공하였다. The liquid crystal composition for induction of horizontal alignment containing the orientation-induced photopolymerizable monomer of the present invention is manufactured in a liquid crystal device without a separate linear alignment film coating process and a linear alignment treatment process, and then in situ method by linearly polarized ultraviolet radiation. The present invention provides a liquid crystal display device which not only induces horizontal alignment of liquid crystals, but also maintains orientation stability in heat treatment after alignment induction and further irradiation of ultraviolet rays after the heat treatment.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the present invention has been described in detail only with respect to the described embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the technical scope of the present invention, and such modifications and modifications belong to the appended claims.

Claims (8)

하기 화학식 1로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체 1종 이상이 함유된 수평배향 유도용 액정 조성물이고,
상기 수평배향 유도용 액정 조성물의 등방상 온도에서 선편광 자외선 조사에 의해, 선처리된 배향막 구성없이 상기 배향유도형 광중합성 단량체가 인시츄(in situ) 광중합되는 동시에 액정의 수평배향을 유도하는, 수평배향 유도용 액정 조성물:
화학식 1
Figure 112019080888949-pat00025

상기 화학식 1에서, CA 및 CB는 각각 독립적으로 아릴, 헤테로아릴 또는 헤테로 원소를 포함하거나 포함하지 않는 C4 내지 C10의 사이클로알킬기에서 선택되는 환형기로 이루어진 리지드-코어(rigid-core) 그룹이고, 각각의 환형기에서 하나 이상의 수소원자가 C1 내지 C4의 알킬기 또는 할로겐기로 치환 또는 비치환될 수 있으며,
X는 CA 및 CB를 연결하는 연결기로서, 단일결합, -O-CO- 또는 -CO-O-에서 선택되는 에스테르기, -O-, -CH2-, -CH2O-, -CF2-, -CF2O-, -CH2CH2-, -CH2CH2O-, -CF2CF2- 중에서 선택되는 하나의 연결기이고, 단, 광 조사에 감응하는 이중결합, 삼중결합, 아조기(N=N), -CO-C=C- 및 -O-CO-C=C-로 이루어진 군에서 선택되는 연결기를 배제하고,
n은 1 내지 3의 정수이고,
R1, R2는 독립적으로 각각
R1 = P1-(CH2)m1O-, P1-(CH2)m1-, P1-(CH2)m1COO- 또는 P1-(CH2)m1OOC- 이고
R2 = P2-(CH2)m2O-, P2-(CH2)m2-, P2-(CH2)m2COO- 또는 P2-(CH2)m2OOC- 이고
m1, m2는 독립적으로 0 내지 12의 정수이고, 상기 P1, P2는 독립적으로 각각 아크릴기, 메타크릴기, 아크릴 아마이드기, 또는 메타아크릴 아마이드기이다.
It is a liquid crystal composition for induction of horizontal alignment containing at least one type of orientation-induced photopolymerizable monomer represented by Formula 1,
Horizontal alignment to induce photo-polymerization of the alignment-induced photopolymerizable monomer in situ and induce horizontal alignment of liquid crystals without linearly processed ultraviolet light at the isotropic temperature of the liquid crystal composition for horizontal alignment induction. Induction liquid crystal composition:
Formula 1
Figure 112019080888949-pat00025

In Chemical Formula 1, C A and C B are each independently a rigid-core group consisting of a cyclic group selected from C 4 to C 10 cycloalkyl groups, which may or may not include aryl, heteroaryl, or hetero elements. One or more hydrogen atoms in each cyclic group may be substituted or unsubstituted with an alkyl group or a halogen group of C 1 to C 4 ,
X is a linking group connecting C A and C B and is a single bond, an ester group selected from -O-CO- or -CO-O-, -O-, -CH 2- , -CH 2 O-, -CF 2- , -CF 2 O-, -CH 2 CH 2- , -CH 2 CH 2 O-, -CF 2 CF 2 -It is one linking group selected from, provided that a double bond, triple bond sensitive to light irradiation , Azo group (N = N), -CO-C = C- and -O-CO-C = C- excluding the linking group selected from the group,
n is an integer from 1 to 3,
R 1 and R 2 are each independently
R 1 = P 1 - (CH 2) m1 O-, P 1 - (CH 2) m1 -, P 1 - (CH 2) m1 COO- , or P 1 - (CH 2) m1 OOC- and
R 2 = P 2- (CH 2 ) m 2 O-, P 2- (CH 2 ) m 2- , P 2- (CH 2 ) m 2 COO- or P 2- (CH 2 ) m 2 OOC-
m1 and m2 are the integers of 0-12 independently, and said P <1> , P <2> are each independently an acryl group, a methacryl group, an acrylamide group, or a methacrylamide group.
제1항에 있어서, 상기 배향유도형 광중합성 단량체가 하기 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 수평배향 유도용 액정 조성물:
Figure 112017127896533-pat00026

상기에서 X 및 Y는 독립적으로 단일결합, -O-CO- 또는 -CO-O-에서 선택되는 에스테르기, -O-, -CH2-, -CH2O-, -CF2-, -CF2O-, -CH2CH2-, -CH2CH2O-, -CF2CF2- 중에서 선택되는 하나의 연결기이며,
R1, R2는 독립적으로 각각
R1 = P1-(CH2)m1O-, P1-(CH2)m1-, P1-(CH2)m1COO- 또는 P1-(CH2)m1OOC-이고,
R2 = P2-(CH2)m2O-, P2-(CH2)m2-, P2-(CH2)m2COO- 또는 P2-(CH2)m2OOC-이고,
상기 m1, m2는 독립적으로 0 내지 12의 정수이고, 상기 P1, P2는 독립적으로 각각 아크릴기, 메타크릴기, 아크릴 아마이드기, 또는 메타아크릴 아마이드기이다.
The liquid crystal composition of claim 1, wherein the alignment-induced photopolymerizable monomer is selected from the group consisting of the following compounds:
Figure 112017127896533-pat00026

X and Y are independently a single bond, an ester group selected from -O-CO- or -CO-O-, -O-, -CH 2- , -CH 2 O-, -CF 2- , -CF 2 O-, -CH 2 CH 2- , -CH 2 CH 2 O-, -CF 2 CF 2 -It is one linking group selected from,
R 1 and R 2 are each independently
And (CH 2) m1 OOC-, - R 1 = P 1 - (CH 2) m1 O-, P 1 - (CH 2) m1 -, P 1 - (CH 2) m1 COO- , or P 1
R 2 = P 2- (CH 2 ) m 2 O-, P 2- (CH 2 ) m 2- , P 2- (CH 2 ) m 2 COO- or P 2- (CH 2 ) m 2 OOC-,
M1 and m2 are each independently an integer of 0 to 12, and P 1 and P 2 are each independently an acrylic group, a methacryl group, an acrylamide group, or a methacrylamide group.
하기 화학식 1로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체 1종 이상이 함유된 액정 혼합물로 이루어진 수평배향 유도용 액정 조성물을 준비하는 제1공정,
상기 수평배향 유도용 액정 조성물을 제1기판 및 제2기판 사이에 주입하여 액정 셀 조립체를 제작하는 제2공정 및
상기 액정 셀 조립체에 상기 수평배향 유도용 액정 조성물의 등방상 온도에서 인시츄(in situ) 선편광 자외선 조사하여 상기 배향유도형 광중합성 단량체의 광중합에 의해 액정의 수평배향을 유도하여 액정표시장치를 제작하는 제3공정으로 이루어진, 수평배향형 액정표시장치의 제조방법:
화학식 1
Figure 112019080888949-pat00027

상기 화학식에서, CA , CB, X, n, R1, R2는 제1항에서 정의한 바와 같다.
A first step of preparing a liquid crystal composition for induction of horizontal alignment consisting of a liquid crystal mixture containing at least one orientation-induced photopolymerizable monomer represented by Formula 1,
A second process of manufacturing a liquid crystal cell assembly by injecting the liquid crystal composition for horizontal alignment induction between a first substrate and a second substrate;
Producing a liquid crystal display device by inducing a horizontal alignment of the liquid crystal by photopolymerization of the alignment-induced photopolymerizable monomer by irradiating in situ linearly polarized ultraviolet rays to the liquid crystal cell assembly at an isotropic temperature of the liquid crystal composition for horizontal alignment. A manufacturing method of a horizontal alignment liquid crystal display device comprising the third step of:
Formula 1
Figure 112019080888949-pat00027

In the above formula, C A , C B , X, n, R 1 , R 2 are as defined in claim 1.
제3항에 있어서, 상기 제1공정에서 배향유도형 광중합성 단량체 1종 이상의 총량이 액정호스트에 대하여 0.01 내지 5.0 중량%로 함유된 것을 특징으로 하는 수평배향형 액정표시장치의 제조방법.4. The method of claim 3, wherein the total amount of at least one alignment guide type photopolymerizable monomer in the first step is 0.01 to 5.0 wt% based on the liquid crystal host. 삭제delete 제3항에 있어서, 상기 3공정 이후 액정의 수평배향이 유도된 액정 조성물에 열처리 또는 상기 열처리 후 수평배향 유도용 액정 조성물의 액정상 온도에서 선편광 또는 비편광된 자외선의 추가 조사를 실시하는 것을 특징으로 하는 수평배향형 액정표시장치의 제조방법.The liquid crystal composition according to claim 3, wherein the liquid crystal composition in which the horizontal alignment of the liquid crystal is induced after the three steps is heat-treated or further irradiated with linearly or unpolarized ultraviolet light at the liquid crystal phase temperature of the liquid crystal composition for horizontal alignment after the heat treatment. A method of manufacturing a horizontal alignment liquid crystal display device. 제1기판 및 제2기판,
상기 제1기판 및 제2기판의 사이에 하기 화학식 1로 표시되는 배향유도형 광중합성 단량체 1종 이상이 함유된 수평배향 유도용 액정 조성물이 주입되어 제작된 액정 셀 조립체,
상기 액정 셀 조립체에 상기 수평배향 유도용 액정 조성물의 등방상 온도에서 수행된 선편광 자외선 조사에 의해 상기 배향유도형 광중합성 단량체가 인시츄(in situ) 광중합되어 상기 기판의 내부표면에 광중합체층이 형성되고,
상기 광중합체층 형성과정에서 수평배향으로 유도된 액정층이 포함된, 수평배향형 액정표시장치:
화학식 1
Figure 112019080888949-pat00028

상기 화학식에서, CA , CB, X, n, R1, R2는 제1항에서 정의한 바와 같다.
A first substrate and a second substrate,
A liquid crystal cell assembly manufactured by injecting a liquid crystal composition for induction of horizontal alignment containing at least one alignment guide type photopolymerizable monomer represented by Formula 1 between the first substrate and the second substrate;
The linearly polarized light wherein the alignment inductive photopolymerizable monomers by ultraviolet radiation are photopolymerized in situ (in situ) photo-polymerization layer on the inner surface of the substrate performed in the isotropic phase temperature of a liquid crystal cell assembly of the horizontally oriented induce liquid crystal composition for forming a Become,
A horizontal alignment type liquid crystal display device including a liquid crystal layer induced in a horizontal alignment process during the formation of the photopolymer layer:
Formula 1
Figure 112019080888949-pat00028

In the above formula, C A , C B , X, n, R 1 , R 2 are as defined in claim 1.
제7항에 있어서, 상기 수평배향 유도용 액정 조성물이 배향유도형 광중합성 단량체 1종 이상의 총량이 액정호스트에 대하여 0.01 내지 5.0 중량%로 함유되어 광중합된 것을 특징으로 하는 수평배향형 액정표시장치. The horizontal alignment liquid crystal display device according to claim 7, wherein the liquid crystal composition for horizontal alignment induction is photopolymerized by containing a total amount of at least one orientation-inducing photopolymerizable monomer in an amount of 0.01 to 5.0 wt% based on the liquid crystal host.
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