(57)【要約】【課題】本発明は、光配向膜、例えば、光重合型配向膜特有の広視野角およびコントラスト比の実現が可能であり、かつ、液晶層との相互作用がより円滑に行われるようにすることで、配向安定性を向上させ、残像を減少させることができる液晶配向膜およびこれを含む液晶セルを提供する。【解決手段】前記液晶配向膜は、少なくとも一部が光配向した光反応基を有する光配向性重合体を含む光配向層と、前記光配向した光反応基によって液晶配向した反応性メソゲンの硬化物を含むメソゲン層とを含み、前記光配向性重合体は、特定構造のノルボルネン系重合体を含むものである。【選択図】図２
2014038332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部が光配向した光反応基を有する光配向性重合体を含む光配向層と、
前記光配向した光反応基によって液晶配向した反応性メソゲンの硬化物を含むメソゲン層とを含み、
前記光配向性重合体は、下記の化学式３ａまたは３ｂの繰り返し単位を含むノルボルネン系重合体を含むことを特徴とする液晶配向膜。
【化１】
2014038332.tif 000017
前記化学式３ａおよび３ｂにおいて、それぞれ独立に、
ｑは、０ないし４の整数であり、ｍは、５０ないし５０００であり、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４のうちの少なくとも１つは、下記の化学式１ａの基であり、
化学式１ａの基であるものを除いた残りのＲ１ないしＲ４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；ハロゲン；置換もしくは非置換の炭素数１ないし２０の線状または分枝状アルキル；置換もしくは非置換の炭素数２ないし２０の線状または分枝状アルケニル；置換もしくは非置換の炭素数２ないし２０の線状または分枝状アルキニル；置換もしくは非置換の炭素数３ないし１２のシクロアルキル；置換もしくは非置換の炭素数６ないし４０のアリール；および酸素、窒素、リン、硫黄、ケイ素、およびホウ素の中から選択された少なくとも１つ以上を含む極性官能基からなる群より選択され、
前記Ｒ１ないしＲ４が水素；ハロゲン；または極性官能基でない場合、Ｒ１とＲ２、Ｒ３とＲ４からなる群より選択された１つ以上の組み合わせが互いに連結され、炭素数１ないし１０のアルキリデン基を形成するか、またはＲ１またはＲ２がＲ３およびＲ４のうちのいずれか１つに連結され、炭素数４ないし１２の飽和または不飽和脂肪族環、または炭素数６ないし２４の芳香族環を形成することができ、
【化２】
2014038332.tif 000018
前記化学式１ａにおいて、
Ａは、単純結合、酸素、硫黄または−ＮＨ−であり、
Ｂは、単純結合、置換もしくは非置換の炭素数１ないし２０のアルキレン、カルボニル、カルボキシ、エステル、置換もしくは非置換の炭素数６ないし４０のアリーレン、および置換もしくは非置換の炭素数６ないし４０のヘテロアリーレンからなる群より選択され、
Ｒ９は、単純結合、置換もしくは非置換の炭素数１ないし２０のアルキレン、置換もしくは非置換の炭素数２ないし２０のアルケニレン、置換もしくは非置換の炭素数３ないし１２のシクロアルキレン、置換もしくは非置換の炭素数６ないし４０のアリーレン、置換もしくは非置換の炭素数７ないし１５のアラルキレン、および置換もしくは非置換の炭素数２ないし２０のアルキニレンからなる群より選択され、
Ｒ１０ないしＲ１４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、置換もしくは非置換の炭素数１ないし２０のアルキル、置換もしくは非置換の炭素数１ないし２０のアルコキシ、置換もしくは非置換の炭素数６ないし３０のアリールオキシ、置換もしくは非置換の炭素数６ないし４０のアリール、置換もしくは非置換の炭素数６ないし４０のアルコキシアリール、および１４族、１５族または１６族のヘテロ元素を含む炭素数６ないし４０のヘテロアリールからなる群より選択される。
【請求項２】
前記Ｒ１０ないしＲ１４のうちの１つ以上は、ハロゲン、置換もしくは非置換の炭素数１ないし２０のアルコキシ、置換もしくは非置換の炭素数６ないし３０のアリールオキシ、置換もしくは非置換の炭素数６ないし４０のアリール、置換もしくは非置換の炭素数６ないし４０のアルコキシアリール、またはハロゲンで置換もしくは非置換の炭素数１ないし２０のアルキルであることを特徴とする、請求項１に記載の液晶配向膜。
【請求項３】
前記反応性メソゲンは、メソゲン基と、少なくとも一側末端に光重合または光硬化可能な官能基とを有する化合物であることを特徴とする、請求項１に記載の液晶配向膜。
【請求項４】
前記反応性メソゲンは、下記の化学式４または５の化合物を含むことを特徴とする、請求項１に記載の液晶配向膜。
【化３】
2014038332.tif 000019
前記化学式４および５において、
Ｌ１、Ｌ２は、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、置換もしくは非置換の炭素数１ないし２０のアルキル、置換もしくは非置換の炭素数１ないし８のアルキルエステル、置換もしくは非置換の炭素数１ないし８のアルキルエーテル、および置換もしくは非置換の炭素数１ないし８のアルキルケトンからなる群より選択され、
Ｂ１、Ｂ２は、それぞれ独立に、置換もしくは非置換の炭素数６ないし２０のアリーレン、または置換もしくは非置換の炭素数４ないし８のシクロアルキレンであり、
Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ独立に、（メタ）アクリル基またはエポキシ基であり、
Ｘ１は、フッ素置換もしくは非置換の炭素数１ないし７のアルキル、フッ素置換もしくは非置換の炭素数１ないし７のアルコキシ、フッ素置換もしくは非置換の炭素数２ないし７のアルケニル、フッ素置換もしくは非置換の炭素数２ないし７のアルケニルオキシ、およびフッ素置換もしくは非置換の炭素数１ないし７のアルコキシアルキルからなる群より選択され、
Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４は、それぞれ独立に、単純結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−である。
【請求項５】
前記光配向層は、光硬化された架橋重合体形態のバインダー樹脂をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の液晶配向膜。
【請求項６】
前記バインダー樹脂は、（メタ）アクリレート系架橋重合体を含むことを特徴とする、請求項５に記載の液晶配向膜。
【請求項７】
前記（メタ）アクリレート系架橋重合体は、ペンタエリスリトールトリアクリレート（ｐｅｎｔａｅｒｙｔｈｒｉｔｏｌ  ｔｒｉａｃｒｙｌａｔｅ）、トリ（２−アクリロイルオキシエチル）イソシアヌレート（ｔｒｉｓ（２−ａｃｒｙｌｏｙｌｏｘｙｅｔｈｙｌ）ｉｓｏｃｙａｎｕｒａｔｅ）、トリメチロールプロパントリアクリレート（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｏｌｐｒｏｐａｎｅ  ｔｒｉａｃｒｙｌａｔｅ）およびジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ｄｉｐｅｎｔａｅｒｙｔｈｒｉｔｏｌ  ｈｅｘａａｃｒｙｌａｔｅ）からなる群より選択された１種以上の多官能性（メタ）アクリレート系単量体を光硬化した架橋重合体であることを特徴とする、請求項６に記載の液晶配向膜。
【請求項８】
前記光配向層または前記メソゲン層は、当該層内に分散している光開始剤をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の液晶配向膜。
【請求項９】
液晶配向膜の全体重量を基準として、
光配向性重合体の１０ないし５０重量％と、バインダー樹脂の５ないし２０重量％とを含む光配向層と、
反応性メソゲン硬化物の４０ないし８０重量％を含むメソゲン層とを含むことを特徴とする、請求項５に記載の液晶配向膜。
【請求項１０】
前記メソゲン層上の液晶層をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の液晶配向膜。
【請求項１１】
３０ないし２００ｎｍの厚さを有することを特徴とする、請求項１に記載の液晶配向膜。
【請求項１２】
請求項１または１０に記載の液晶配向膜を含むことを特徴とする液晶セル。
【請求項１３】
ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）液晶用であることを特徴とする、請求項１２に記載の液晶セル。
【請求項１４】
ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ−Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶用であることを特徴とする、請求項１２に記載の液晶セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶配向膜およびこれを含む液晶セルに関するものである。より具体的には、本発明は、光配向膜、例えば、光重合型配向膜特有の広視野角およびコントラスト比の実現が可能であり、かつ、液晶の配向安定性を向上させ、残像を減少させることができる液晶配向膜およびこれを含む液晶セルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、液晶ディスプレイの大型化に伴い、携帯電話やノートパソコンなどの個人用から次第に壁掛けテレビなどの家庭用へと用途が拡大されるにつれ、液晶ディスプレイに対しては高画質、高品位化および広視野角が要求されている。特に、薄膜トランジスタによって駆動される薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ（ＴＦＴ−ＬＣＤ）は、個々の画素を独立して駆動させるため、液晶の応答速度が非常に優れた高画質の動画を実現することができ、次第に応用範囲が拡大されている。
【０００３】
このようなＴＦＴ−ＬＣＤにおいて、液晶が光スイッチとして使用されるためには、ディスプレイセルの最も内側の薄膜トランジスタが形成された層上に液晶が一定方向に初期配向しなければならないが、このために液晶配向膜が使用されている。従来は、液晶を配向させるためにラビング法が主に利用された。このようなラビング法では、微細な突起を有するラビング布が液晶配向膜の表面を一定方向に通ることによって、液晶配向膜の表面に一定方向の溝を形成させる。このように形成された溝に沿って液晶が配向する。
【０００４】
しかし、このようなラビング法による場合、（１）ラビング布と薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）またはカラーフィルタ（ＣＦ）基板との間に静電気が発生してＴＦＴに損傷を与えることがある。また、（２）複雑な構造を有するピクセル領域は、ピクセルの段差によって溝がよく形成されないことがあるが、これによって、液晶の配向がきちんと行われないことがあり、（３）ラビング布により発生する屑や埃によって画面の品質を低下させたりする。付け加えて、（４）ラビング法では、１つの基板に液晶を異なる方向に配向させるマルチドメイン（ｍｕｌｔｉ  ｄｏｍａｉｎ）を形成することができない。
【０００５】
このような欠点を克服するために、最近は、ＵＶのような光によって液晶配向膜を配向させる光配向方法の適用が広く検討されている。通常、このような光配向のためには、液晶層の下部に光配向性（光反応性）重合体を含む配向層を形成し、このような配向層に線偏光されたＵＶを照射して光反応を起こす。その結果、光配向性重合体の主鎖が一定方向に配列する光配向が起こり、このように光配向した配向層の影響で液晶層に含まれている液晶が配向できる。
【０００６】
このような光重合型液晶配向膜をＴＦＴ−セル内の液晶配向膜として適用する場合、優れた液晶配向性および配向速度を実現することができ、液晶表示素子などのコントラスト比をより向上させることができる。しかし、前記光重合型液晶配向膜の適用時、上述した利点にもかかわらず、光反応および光配向がまだ進行しない光配向性重合体の光反応基や主鎖の揺れおよび液晶層との低い相互作用（低いａｎｃｈｏｒｉｎｇ  ｅｎｅｒｇｙ）などによって液晶の配向安定性が低下し、残像が発生する問題があり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】大韓民国特許登録第０７８９２４７号
【特許文献２】大韓民国特許登録第０６７１７５３号
【特許文献３】大韓民国特許登録第０９８２３９４号
【特許文献４】大韓民国特許公開第２０１２−００４４８８３号
【特許文献５】大韓民国特許公開第２０１２−００３１９１２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、光重合型液晶配向膜特有の広視野角およびコントラスト比の実現が可能であり、かつ、液晶層との相互作用がより円滑に行われるようにすることで、配向安定性を向上させ、残像を減少させることができる液晶配向膜を提供する。
【０００９】
本発明はまた、前記液晶配向膜を含む液晶セルを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、少なくとも一部が光配向した光反応基を有する光配向性重合体を含む光配向層と、前記光配向した光反応基によって液晶配向した反応性メソゲンの硬化物を含むメソゲン層とを含み、
前記光配向性重合体は、下記の化学式３ａまたは３ｂの繰り返し単位を含むノルボルネン系重合体を含む液晶配向膜を提供する。
【００１１】
【化１】
2014038332.tif 000003
【００１２】
前記化学式３ａおよび３ｂにおいて、それぞれ独立に、
ｑは、０ないし４の整数であり、ｍは、５０ないし５０００であり、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４のうちの少なくとも１つは、下記の化学式１ａの基であり、
化学式１ａの基であるものを除いた残りのＲ１ないしＲ４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；ハロゲン；置換もしくは非置換の炭素数１ないし２０の線状または分枝状アルキル；置換もしくは非置換の炭素数２ないし２０の線状または分枝状アルケニル；置換もしくは非置換の炭素数２ないし２０の線状または分枝状アルキニル；置換もしくは非置換の炭素数３ないし１２のシクロアルキル；置換もしくは非置換の炭素数６ないし４０のアリール；および酸素、窒素、リン、硫黄、ケイ素、およびホウ素の中から選択された少なくとも１つ以上を含む極性官能基からなる群より選択され、
前記Ｒ１ないしＲ４が水素；ハロゲン；または極性官能基でない場合、Ｒ１とＲ２、Ｒ３とＲ４からなる群より選択された１つ以上の組み合わせが互いに連結され、炭素数１ないし１０のアルキリデン基を形成するか、またはＲ１またはＲ２がＲ３およびＲ４のうちのいずれか１つに連結され、炭素数４ないし１２の飽和もしくは不飽和脂肪族環、または炭素数６ないし２４の芳香族環を形成することができ、
【００１３】
【化２】
2014038332.tif 000004
【００１４】
前記化学式１ａにおいて、
Ａは、単純結合、酸素、硫黄または−ＮＨ−であり、
Ｂは、単純結合、置換もしくは非置換の炭素数１ないし２０のアルキレン、カルボニル、カルボキシ、エステル、置換もしくは非置換の炭素数６ないし４０のアリーレン、および置換もしくは非置換の炭素数６ないし４０のヘテロアリーレンからなる群より選択され、
Ｒ９は、単純結合、置換もしくは非置換の炭素数１ないし２０のアルキレン、置換もしくは非置換の炭素数２ないし２０のアルケニレン、置換もしくは非置換の炭素数３ないし１２のシクロアルキレン、置換もしくは非置換の炭素数６ないし４０のアリーレン、置換もしくは非置換の炭素数７ないし１５のアラルキレン、および置換もしくは非置換の炭素数２ないし２０のアルキニレンからなる群より選択され、
Ｒ１０ないしＲ１４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、置換もしくは非置換の炭素数１ないし２０のアルキル、置換もしくは非置換の炭素数１ないし２０のアルコキシ、置換もしくは非置換の炭素数６ないし３０のアリールオキシ、置換もしくは非置換の炭素数６ないし４０のアリール、置換もしくは非置換の炭素数６ないし４０のアルコキシアリール、および１４族、１５族または１６族のヘテロ元素を含む炭素数６ないし４０のヘテロアリールからなる群より選択される。
【００１５】
また、前記液晶配向膜において、反応性メソゲンは、メソゲン基と、少なくとも一側末端に光重合または光硬化可能な官能基を有する化合物になるとよく、例えば、下記の化学式４または５の化合物を含むことができる。
【００１６】
【化３】
2014038332.tif 000005
【００１７】
前記化学式４および５において、Ｌ１、Ｌ２は、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、置換もしくは非置換の炭素数１ないし２０のアルキル、置換もしくは非置換の炭素数１ないし８のアルキルエステル、置換もしくは非置換の炭素数１ないし８のアルキルエーテル、および置換もしくは非置換の炭素数１ないし８のアルキルケトンからなる群より選択され、Ｂ１、Ｂ２は、それぞれ独立に、置換もしくは非置換の炭素数６ないし２０のアリーレン、または置換もしくは非置換の炭素数４ないし８のシクロアルキレンであり、Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ独立に、（メタ）アクリル基またはエポキシ基であり、Ｘ１は、フッ素置換もしくは非置換の炭素数１ないし７のアルキル、フッ素置換もしくは非置換の炭素数１ないし７のアルコキシ、フッ素置換もしくは非置換の炭素数２ないし７のアルケニル、フッ素置換もしくは非置換の炭素数２ないし７のアルケニルオキシ、およびフッ素置換もしくは非置換の炭素数１ないし７のアルコキシアルキルからなる群より選択され、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４は、それぞれ独立に、単純結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−である。
【００１８】
本発明はまた、前記液晶配向膜を含む液晶セルを提供する。
【００１９】
以下、発明の実施形態にかかる液晶配向膜および液晶セルなどについて説明する。
【００２０】
本明細書で使われるいくつかの用語は、特に別の意味が説明されない限り、次のような意味で定義される。
【００２１】
ある物質、重合体または官能基などが「光配向性」または「光反応性」を示すことができるとは、直線偏光、例えば、線偏光されたＵＶを照射する場合、当該物質、重合体または官能基（光反応基）などが偏光方向に沿った所定方向に展開または配列可能で、液晶化合物（例えば、メソゲン層中の反応性メソゲンまたは液晶層中のＴＦＴ−セル液晶分子など）の整列または液晶配向を誘発することができることを意味する。
【００２２】
「反応性メソゲン（ｒｅａｃｔｉｖｅ  ｍｅｓｏｇｅｎ、ＲＭ）」とは、分子中に重合、架橋または硬化可能な不飽和基を含み、ＵＶ照射などの光照射によって重合、架橋または硬化可能で、１つ以上のメソゲン基を含み、液晶相挙動を示す物質を指すことができる。前記メソゲン基は、以前から知られた液晶化合物に含まれる任意のメソゲン系官能基になるとよく、その範囲および種類は当業者に広く知られている。
【００２３】
「（光）硬化物」または「（光）硬化」されたとは、化学構造中に硬化または架橋可能な不飽和基を有する構成成分がすべて硬化、架橋または重合された場合だけでなく、その一部が硬化、架橋または重合された場合まで包括することができる。例えば、反応性メソゲンが「（光）硬化」された硬化物では、反応性メソゲンに含まれている不飽和基がすべて硬化、架橋または重合されてもよいが、当該不飽和基の約５０％以上、あるいは約６０％以上、あるいは約７０％以上が硬化、架橋または重合されてもよい。
【００２４】
一方、発明の一実施形態によれば、少なくとも一部が光配向した光反応基を有する光配向性重合体を含む光配向層と、前記光配向した光反応基によって液晶配向した反応性メソゲンの硬化物を含むメソゲン層とを含み、
前記光配向性重合体は、下記の化学式３ａまたは３ｂの繰り返し単位を含むノルボルネン系重合体を含む液晶配向膜が提供される。
【００２５】
【化４】
2014038332.tif 000006
【００２６】
前記化学式３ａおよび３ｂにおいて、それぞれ独立に、
ｑは、０ないし４の整数であり、ｍは、５０ないし５０００であり、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４のうちの少なくとも１つは、下記の化学式１ａの基であり、
化学式１ａの基であるものを除いた残りのＲ１ないしＲ４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；ハロゲン；置換もしくは非置換の炭素数１ないし２０の線状または分枝状アルキル；置換もしくは非置換の炭素数２ないし２０の線状または分枝状アルケニル；置換もしくは非置換の炭素数２ないし２０の線状または分枝状アルキニル；置換もしくは非置換の炭素数３ないし１２のシクロアルキル；置換もしくは非置換の炭素数６ないし４０のアリール；および酸素、窒素、リン、硫黄、ケイ素、およびホウ素の中から選択された少なくとも１つ以上を含む極性官能基からなる群より選択され、
前記Ｒ１ないしＲ４が水素；ハロゲン；または極性官能基でない場合、Ｒ１とＲ２、Ｒ３とＲ４からなる群より選択された１つ以上の組み合わせが互いに連結され、炭素数１ないし１０のアルキリデン基を形成するか、またはＲ１またはＲ２がＲ３およびＲ４のうちのいずれか１つに連結され、炭素数４ないし１２の飽和または不飽和脂肪族環、または炭素数６ないし２４の芳香族環を形成することができ、
【００２７】
【化５】
2014038332.tif 000007
【００２８】
前記化学式１ａにおいて、
Ａは、単純結合、酸素、硫黄または−ＮＨ−であり、
Ｂは、単純結合、置換もしくは非置換の炭素数１ないし２０のアルキレン、カルボニル、カルボキシ、エステル、置換もしくは非置換の炭素数６ないし４０のアリーレン、および置換もしくは非置換の炭素数６ないし４０のヘテロアリーレンからなる群より選択され、
Ｒ９は、単純結合、置換もしくは非置換の炭素数１ないし２０のアルキレン、置換もしくは非置換の炭素数２ないし２０のアルケニレン、置換もしくは非置換の炭素数３ないし１２のシクロアルキレン、置換もしくは非置換の炭素数６ないし４０のアリーレン、置換もしくは非置換の炭素数７ないし１５のアラルキレン、および置換もしくは非置換の炭素数２ないし２０のアルキニレンからなる群より選択され、
Ｒ１０ないしＲ１４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、置換もしくは非置換の炭素数１ないし２０のアルキル、置換もしくは非置換の炭素数１ないし２０のアルコキシ、置換もしくは非置換の炭素数６ないし３０のアリールオキシ、置換もしくは非置換の炭素数６ないし４０のアリール、置換もしくは非置換の炭素数６ないし４０のアルコキシアリール、および１４族、１５族または１６族のヘテロ元素を含む炭素数６ないし４０のヘテロアリールからなる群より選択される。
【００２９】
以前に知られた光重合型液晶配向膜の場合、主に光配向性重合体を含む配向層の単一層で形成されており、このような液晶配向膜の配向層上にＴＦＴ−セルの液晶層が形成されていた。このような従来の光重合型液晶配向膜の場合、前記光配向性重合体の光反応基のうちの少なくとも一部を光配向させ、これを含む配向層を光硬化させた後、このような光配向した光反応基によって液晶層のＴＦＴ−セル液晶分子を液晶配向させる方法を適用した。
【００３０】
しかし、このような従来の光重合型液晶配向膜は、光配向がまだ進行しない光配向性重合体の光反応基や主鎖の揺れおよび液晶層との低い相互作用（低いａｎｃｈｏｒｉｎｇ  ｅｎｅｒｇｙ）などによって液晶の配向安定性が低下し、残像が発生する問題が多かった。
【００３１】
このような従来の液晶配向膜とは異なり、一実施形態の液晶配向膜は、前記光配向性重合体を含む光配向層上に反応性メソゲンを含むメソゲン層が別途に形成されている。このような一実施形態の液晶配向膜を適用する場合、前記光配向性重合体の光反応基のうちの少なくとも一部を光配向させ、これを含む配向層を光硬化させた後、このような光配向した光反応基によって前記メソゲン層の反応性メソゲンを液晶配向させ、光硬化させることができる。つまり、一実施形態の液晶配向膜は、前記光配向層でない、メソゲン層上にＴＦＴ−セルの液晶層が形成され、このようなメソゲン層の液晶配向した反応性メソゲンを用いて液晶層のＴＦＴ−セル液晶分子を液晶配向させることができる。
【００３２】
本発明者らの実験の結果、一実施形態の液晶配向膜を適用してかかる方法で液晶層を配向させる場合、メソゲン層の反応性メソゲンと液晶層の液晶分子との間の相互作用（ａｎｃｈｏｒｉｎｇ  ｅｎｅｒｇｙ）がより向上でき、ＴＦＴ−セルの液晶分子間のインタラクションがより増加して、電気的ストレスによる残像が減少することが確認された。また、前記光配向層とメソゲン層を共に含む一実施形態の液晶配向膜は、より向上した配向安定性を示すことができ、かつ、光重合型液晶配向膜特有の優れた液晶配向性および配向速度を示すことができ、ひいては、液晶表示素子などのコントラスト比が優れて維持され、液晶の多方向パターン化による広視野角の実現が可能になる。
【００３３】
特に、一実施形態の液晶配向膜は、光配向層内の光配向性重合体として、上述した化学式３ａまたは３ｂの特定のノルボルネン系重合体を含むことによって、前記メソゲン層の反応性メソゲンをより効果的に液晶配向させ、光硬化させることができる。その結果、メソゲン層の反応性メソゲンと液晶層の液晶分子との間の相互作用（ａｎｃｈｏｒｉｎｇ  ｅｎｅｒｇｙ）がより向上でき、電気的ストレスによる残像をさらに減少させ、液晶表示素子などのコントラスト比を優れて発現することができる。
【００３４】
したがって、一実施形態の液晶配向膜は、以前から知られた光重合型液晶配向膜の利点を生かしつつ、残像または低い配向安定性のような欠点を解決することができ、ＴＦＴ−セルなどの液晶配向膜として非常に好ましく適用可能である。
【００３５】
以下、一実施形態の液晶配向膜およびその形成方法をより詳細に説明する。
【００３６】
前記一実施形態の液晶配向膜において、前記光配向性重合体としては、前記化学式１ａの基となる光反応基を有する、化学式３ａまたは３ｂの繰り返し単位を含むノルボルネン系重合体を使用することができる。
【００３７】
このようなノルボルネン系重合体は、前記化学式１ａの基を光反応基として有することによって、優れた光反応性、光配向性および光反応速度を示すことができ、メソゲン層の反応性メソゲンをより効果的に液晶配向させることができる。より具体的には、前記化学式１ａの基は、シンナメート系光反応基としてこれを有する光配向性重合体が優れた光配向性および液晶配向性と、反応性メソゲンとの優れた相互作用および配向安定性などを示すことができる。
【００３８】
特に、優れた配向性などの面で、前記光反応基の末端に１つ以上のフッ素などのハロゲン元素が置換されたり、アリール、アリールオキシまたはアルコキシアリールなどのバルキーな官能基が置換されるとよい。前記シンナメート系光反応基末端にハロゲン元素またはバルキーな官能基などが置換されることによって、光反応基の間により大きい自由度または自由空間が確保され、そのために、二量化（ｄｉｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）または異性化（ｉｓｏｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）などの光反応がより円滑に起こることができる。したがって、前記光配向性重合体がより優れた光反応性および光配向性などを示すことができる。また、液晶配向膜を形成するための組成物の塗布性などの面では、前記光反応基の末端に１つ以上のアルキル、アルコキシまたはアリールオキシなどが置換されるとよい。
【００３９】
そこで、前記化学式１ａの光反応基において、前記Ｒ１０ないしＲ１４のうちの１つ以上は、ハロゲン、置換もしくは非置換の炭素数１ないし２０のアルコキシ、置換もしくは非置換の炭素数６ないし３０のアリールオキシ、置換もしくは非置換の炭素数６ないし４０のアリール、置換もしくは非置換の炭素数６ないし４０のアルコキシアリール、またはハロゲンで置換もしくは非置換の炭素数１ないし２０のアルキルなどとなるのがより好ましい。
【００４０】
また、このような光反応基を有する光配向性重合体は、化学式３ａまたは３ｂの環状オレフィン系繰り返し単位を含み、このような繰り返し単位に、上述した光反応基が１つ以上結合された構造を有することができる。このような光配向性重合体の繰り返し単位構造によって、光配向性重合体および光配向層の熱的安定性または配向安定性などがより向上でき、その結果、全体液晶配向膜の特性もより向上できる。
【００４１】
上述した光配向性重合体は、例えば、大韓民国特許登録第０７８９２４７号、第０６７１７５３号または第０９８２３９４号、大韓民国特許公開第２０１２−００４４８８３号または第２０１２−００３１９１２号などに記載された光反応性重合体になるとよく、前記特許文献に開示された方法によって製造されるとよい。
【００４２】
一方、上述した光配向性重合体において、前記Ｒ１ないしＲ４などに置換可能な極性官能基、つまり、酸素、窒素、リン、硫黄、ケイ素、およびホウ素の中から選択された少なくとも１つ以上を含む極性官能基は、以下に並ぶ官能基からなる群より選択されるとよく、その他、酸素、窒素、リン、硫黄、ケイ素またはホウ素の中から選択された１つ以上を含む多様な極性官能基になるとよい。
【００４３】
−ＯＲ６，−ＯＣ（Ｏ）ＯＲ６，−Ｒ５ＯＣ（Ｏ）ＯＲ６，−Ｃ（Ｏ）ＯＲ６，−Ｒ５Ｃ（Ｏ）ＯＲ６，−Ｃ（Ｏ）Ｒ６，−Ｒ５Ｃ（Ｏ）Ｒ６，−ＯＣ（Ｏ）Ｒ６，−Ｒ５ＯＣ（Ｏ）Ｒ６，−（Ｒ５Ｏ）ｐ−ＯＲ６，−（ＯＲ５）ｐ−ＯＲ６，−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｃ（Ｏ）Ｒ６，−Ｒ５Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｃ（Ｏ）Ｒ６，−ＳＲ６，−Ｒ５ＳＲ６，−ＳＳＲ６，−Ｒ５ＳＳＲ６，−Ｓ（＝Ｏ）Ｒ６，−Ｒ５Ｓ（＝Ｏ）Ｒ６，−Ｒ５Ｃ（＝Ｓ）Ｒ６−，−Ｒ５Ｃ（＝Ｓ）ＳＲ６，−Ｒ５ＳＯ３Ｒ６，−ＳＯ３Ｒ６，−Ｒ５Ｎ＝Ｃ＝Ｓ，−Ｎ＝Ｃ＝Ｓ，−ＮＣＯ，−Ｒ５−ＮＣＯ，−ＣＮ，−Ｒ５ＣＮ，−ＮＮＣ（＝Ｓ）Ｒ６，−Ｒ５ＮＮＣ（＝Ｓ）Ｒ６，−ＮＯ２，−Ｒ５ＮＯ２，
【００４４】
【化６】
2014038332.tif 000008
【化７】
2014038332.tif 000009
【化８】
2014038332.tif 000010
【化９】
2014038332.tif 000011
【００４５】
このような極性官能基において、ｐは、それぞれ独立に、１ないし１０の整数であり、Ｒ５は、置換もしくは非置換の炭素数１ないし２０の線状または分枝状アルキレン；置換もしくは非置換の炭素数２ないし２０の線状または分枝状アルケニレン；非置換の炭素数２ないし２０の線状または分枝状アルキニレン；置換もしくは非置換の炭素数３ないし１２のシクロアルキレン；置換もしくは非置換の炭素数６ないし４０のアリーレン；置換もしくは非置換の炭素数１ないし２０のカルボニルオキシレン；または置換もしくは非置換の炭素数１ないし２０のアルコキシレンであり、Ｒ６、Ｒ７およびＲ８は、それぞれ独立に、水素；ハロゲン；置換もしくは非置換の炭素数１ないし２０の線状または分枝状アルキル；置換もしくは非置換の炭素数２ないし２０の線状または分枝状アルケニル；置換もしくは非置換の炭素数２ないし２０の線状または分枝状アルキニル；置換もしくは非置換の炭素数３ないし１２のシクロアルキル；置換もしくは非置換の炭素数６ないし４０のアリール；置換もしくは非置換の炭素数１ないし２０のアルコキシ；および置換もしくは非置換の炭素数１ないし２０のカルボニルオキシからなる群より選択される。
【００４６】
また、前記光配向性重合体において、前記置換もしくは非置換の炭素数６ないし４０のアリール；または１４族、１５族または１６族のヘテロ元素を含む炭素数６ないし４０のヘテロアリールは、以下に並ぶ官能基からなる群より選択されるとよく、その他、多様なアリールまたはヘテロアリールになるとよい。
【００４７】
【化１０】
2014038332.tif 000012
【化１１】
2014038332.tif 000013
【００４８】
このような官能基において、前記Ｒ’１０ないしＲ’１８は、互いに同一または異なり、残りは、それぞれ独立に、水素、置換もしくは非置換の炭素数１ないし２０の線状または分枝状アルキル、置換もしくは非置換の炭素数１ないし２０のアルコキシ、置換もしくは非置換の炭素数６ないし３０のアリールオキシ、および置換もしくは非置換の炭素数６ないし４０のアリールからなる群より選択される。
【００４９】
上述した光配向性重合体は、化学式３ａまたは３ｂの繰り返し単位などの単一の繰り返し単位からなる単一重合体になってもよいが、２種以上の繰り返し単位を含む共重合体になってもよい。このような共重合体は、化学式３ａまたは３ｂの範疇に属する２種以上の繰り返し単位を共に含むこともできるが、前記化学式３ａまたは３ｂの繰り返し単位のほか、ビニル系繰り返し単位、アクリレート系繰り返し単位またはポリイミド系繰り返し単位をさらに含むこともできる。ただし、前記光配向層の優れた光配向性および反応性メソゲンとの優れた相互作用および液晶配向性などを考慮して、前記化学式３ａまたは３ｂの繰り返し単位を、約５０モル％以上、あるいは約６０モル％以上、あるいは約７０ないし１００モル％で含むことができる。
【００５０】
そして、上述した光配向性重合体の構造において、各置換基の定義を具体的に説明すると、次の通りである。
【００５１】
まず、「アルキル」は、１ないし２０個、好ましくは１ないし１０個、より好ましくは１ないし６個の炭素原子の線状または分枝状飽和１価炭化水素部位を意味する。アルキル基は、非置換のものだけでなく、後述する一定の置換基によってさらに置換されたものも包括して指すことができる。アルキル基の例として、メチル、エチル、プロピル、２−プロピル、ｎ−ブチル、イソ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ドデシル、フルオロメチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、クロロメチル、ジクロロメチル、トリクロロメチル、ヨードメチル、ブロモメチルなどが挙げられる。
【００５２】
「アルケニル」は、１以上の炭素−炭素二重結合を含む２ないし２０個、好ましくは２ないし１０個、より好ましくは２ないし６個の炭素原子の線状または分枝状１価炭化水素部位を意味する。アルケニル基は、炭素−炭素二重結合を含む炭素原子を通して、または飽和された炭素原子を通して結合可能である。アルケニル基は、非置換のものだけでなく、後述する一定の置換基によってさらに置換されたものも包括して指すことができる。アルケニル基の例として、エテニル、１−プロペニル、２−プロペニル、２−ブテニル、３−ブテニル、ペンテニル、５−ヘキセニル、ドデセニルなどが挙げられる。
【００５３】
「シクロアルキル」は、３ないし１２個の環炭素の飽和もしくは不飽和の非芳香族１価単環式、二環式または三環式炭化水素部位を意味し、後述する一定の置換基によってさらに置換されたものも包括して指すことができる。例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロペンテニル、シクロヘキシル、シクロヘキセニル、シクロヘプチル、シクロオクチル、デカヒドロナフタレニル、アダマンチル、ノルボルニル（つまり、ビシクロ［２，２，１］ヘプト−５−エニル）などが挙げられる。
【００５４】
「アリール」は、６ないし４０個、好ましくは６ないし１２個の環原子を有する１価単環式、二環式または三環式芳香族炭化水素部位を意味し、後述する一定の置換基によってさらに置換されたものも包括して指すことができる。アリール基の例として、フェニル、ナフタレニルおよびフルオレニルなどが挙げられる。
【００５５】
「アルコキシアリール」は、前記定義されたアリール基の水素原子１個以上がアルコキシ基で置換されているものを意味する。アルコキシアリール基の例として、メトキシフェニル、エトキシフェニル、プロポキシフェニル、ブトキシフェニル、ペントキシフェニル、ヘキトキシフェニル、ヘプトキシ、オクトキシ、ノナキシ、メトキシビフェニル、メトキシナフタレニル、メトキシフルオレニルあるいはメトキシアントラセニルなどが挙げられる。
【００５６】
「アラルキル」は、前記定義されたアルキル基の水素原子１個以上がアリール基で置換されているものを意味し、後述する一定の置換基によってさらに置換されたものも包括して指すことができる。例えば、ベンジル、ベンズヒドリルおよびトリチルなどが挙げられる。
【００５７】
「アルキニル」は、１以上の炭素−炭素三重結合を含む２ないし２０個の炭素原子、好ましくは２ないし１０個、より好ましくは２個ないし６個の線状または分枝状の１価炭化水素部位を意味する。アルキニル基は、炭素−炭素三重結合を含む炭素原子を通して、または飽和された炭素原子を通して結合可能である。アルキニル基は、後述する一定の置換基によってさらに置換されたものも包括して指すことができる。例えば、エチニルおよびプロピニルなどが挙げられる。
【００５８】
「アルキレン」は、１ないし２０個、好ましくは１ないし１０個、より好ましくは１ないし６個の炭素原子の線状または分枝状の飽和された２価炭化水素部位を意味する。アルキレン基は、後述する一定の置換基によってさらに置換されたものも包括して指すことができる。アルキレン基の例として、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ヘキシレンなどが挙げられる。
【００５９】
「アルケニレン」は、１以上の炭素−炭素二重結合を含む２ないし２０個、好ましくは２ないし１０個、より好ましくは２ないし６個の炭素原子の線状または分枝状の２価炭化水素部位を意味する。アルケニレン基は、炭素−炭素二重結合を含む炭素原子を通して、および／または飽和された炭素原子を通して結合可能である。アルケニレン基は、後述する一定の置換基によってさらに置換されたものも包括して指すことができる。
【００６０】
「シクロアルキレン」は、３ないし１２個の環炭素の飽和もしくは不飽和の非芳香族２価単環式、二環式または三環式炭化水素部位を意味し、後述する一定の置換基によってさらに置換されたものも包括して指すことができる。例えば、シクロプロピレン、シクロブチレンなどが挙げられる。
【００６１】
「アリーレン」は、６ないし２０個、好ましくは６ないし１２個の環原子を有する２価単環式、二環式または三環式芳香族炭化水素部位を意味し、後述する一定の置換基によってさらに置換されたものも包括して指すことができる。芳香族部分は炭素原子だけを含む。アリーレン基の例として、フェニレンなどが挙げられる。
【００６２】
「アラルキレン」は、前記定義されたアルキル基の水素原子１個以上がアリール基で置換されている２価部位を意味し、後述する一定の置換基によってさらに置換されたものも包括して指すことができる。例えば、ベンジレンなどが挙げられる。
【００６３】
「アルキニレン」は、１以上の炭素−炭素三重結合を含む２ないし２０個の炭素原子、好ましくは２ないし１０個、より好ましくは２個ないし６個の線状または分枝状の２価炭化水素部位を意味する。アルキニレン基は、炭素−炭素三重結合を含む炭素原子を通して、または飽和された炭素原子を通して結合可能である。アルキニレン基は、後述する一定の置換基によってさらに置換されたものも包括して指すことができる。例えば、エチニレンまたはプロピニレンなどが挙げられる。
【００６４】
以上で説明した置換基が「置換もしくは非置換」されたとは、これら各置換基そのものだけでなく、一定の置換基によってさらに置換されたものも包括されることを意味する。本明細書において、特に別の定義がない限り、各置換基にさらに置換可能な置換基の例としては、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、ハロアルキル、ハロアルケニル、ハロアルキニル、アリール、ハロアリール、アラルキル、ハロアラルキル、アルコキシ、ハロアルコキシ、カルボニルオキシ、ハロカルボニルオキシ、アリールオキシ、ハロアリールオキシ、シリル、シロキシ、またはすでに上述したような「酸素、窒素、リン、硫黄、ケイ素またはホウ素を含む極性官能基」などが挙げられる。
【００６５】
上述した光配向性重合体の製造方法は、大韓民国特許登録第０７８９２４７号、第０６７１７５３号または第０９８２３９４号、大韓民国特許公開第２０１２−００４４８８３号または第２０１２−００３１９１２号などに開示されている。これらの特開文献によれば、上述した光配向性重合体が化学式３ａの繰り返し単位を含む場合、このような重合体は、１０族の遷移金属を含むプロ触媒および助触媒を含む触媒組成物の存在下で、化学式２の単量体を付加重合して、化学式３ａの繰り返し単位を形成する方法で製造できる。
【００６６】
【化１２】
2014038332.tif 000014
【００６７】
前記化学式２において、ｑ、Ｒ１ないしＲ４は、化学式３ａで定義された通りである。
【００６８】
また、前記光配向性重合体が化学式３ｂの繰り返し単位を含む場合、このような重合体は、４族、６族、または８族の遷移金属を含むプロ触媒および助触媒を含む触媒組成物の存在下で、前記化学式２の単量体を開環重合して、化学式３ｂの繰り返し単位を形成する段階を含む方法で製造できる。選択可能な他の方法として、前記化学式３ｂの繰り返し単位を含む光配向性重合体は、前記４族、６族、または８族の遷移金属を含むプロ触媒および助触媒を含む触媒組成物の存在下で、ノルボルネンメタノールなどのノルボルネン（アルキル）を単量体として開環重合して５員環を有する開化は重合体を形成してから、このような開環重合体に光反応基を導入して製造されてもよい。この時、前記光反応基の導入は、前記開環重合体を、化学式１ａないし１ｂに対応する光反応基を有するカルボン酸化合物またはアシルクロライド化合物と縮合反応させる反応で進行できる。
【００６９】
前記開環重合段階では、前記化学式２の単量体に含まれているノルボルネン環中の二重結合に水素が添加されると開環が進行可能であり、これと共に重合が進行して、前記化学式３ｂの繰り返し単位およびこれを含む光反応性重合体が製造できる。
【００７０】
ただし、前記光配向性重合体の製造のための具体的な製造工程および反応条件は、すでに上述した特開文献などに開示されているので、これに関するそれ以上の説明は省略する。
【００７１】
一方、上述した光配向性重合体が含まれる光配向層は、光硬化された架橋重合体形態のバインダー樹脂をさらに含むことができ、このようなバインダー樹脂は、（メタ）アクリレート系架橋重合体になるとよい。より具体的には、このような（メタ）アクリレート系架橋重合体は、３官能以上の多官能性（メタ）アクリレート系単量体を光硬化した架橋重合体、例えば、ペンタエリスリトールトリアクリレート（ｐｅｎｔａｅｒｙｔｈｒｉｔｏｌ  ｔｒｉａｃｒｙｌａｔｅ）、トリ（２−アクリロイルオキシエチル）イソシアヌレート（ｔｒｉｓ２−ａｃｒｙｌｏｙｌｏｘｙｅｔｈｙｌ）ｉｓｏｃｙａｎｕｒａｔｅ）、トリメチロールプロパントリアクリレート（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｏｌｐｒｏｐａｎｅ  ｔｒｉａｃｒｙｌａｔｅ）およびジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ｄｉｐｅｎｔａｅｒｙｔｈｒｉｔｏｌ  ｈｅｘａａｃｒｙｌａｔｅ）からなる群より選択された１種以上の多官能性（メタ）アクリレート系単量体を光硬化した架橋重合体になるとよい。
【００７２】
また、前記光配向層および／またはメソゲン層の１つ以上には、当該層内に分散している光開始剤をさらに含むことができる。このような光開始剤は、前記多官能性（メタ）アクリレート系単量体などの光硬化を開始および促進して、バインダー樹脂およびこれを含む光配向層が形成されるようにした後、光配向層内に残留するものになるとよい。あるいは、前記光開始剤は、反応性メソゲンなどの光硬化を開始および促進して、光配向層上のメソゲン層が形成されるようにした後、メソゲン層内に残留するものになってもよい。
【００７３】
このような光開始剤は、前記多官能性（メタ）アクリレート系単量体および／または反応性メソゲンなどの光硬化を開始および促進可能と知られた任意の開始剤になるとよく、例えば、商品名Ｉｒｇａｃｕｒｅ９０７または８１９などで知られた開始剤になるとよい。
【００７４】
一方、上述した一実施形態の液晶配向膜は、上述した光配向層上に形成されたメソゲン層を含むが、このようなメソゲン層は、前記光配向層の光配向した光反応基によって液晶配向した反応性メソゲンの硬化物（例えば、反応性メソゲンの不飽和基の少なくとも一部が光硬化された硬化物）を含むことができる。
【００７５】
この時、前記反応性メソゲンとしては、液晶相挙動を示すメソゲン基と、少なくとも一側末端に光重合または光硬化可能な不飽和官能基、例えば、ビニル基、（メタ）アクリル基またはエポキシ基などを有する任意の化合物を使用することができる。ただし、すでに上述した光配向性重合体との優れた相互作用、さらに、ＴＦＴ−セルの液晶分子などとの優れた相互作用などを考慮して、前記反応性メソゲンとしては、下記の化学式４または５の化合物を使用することができる。
【００７６】
【化１３】
2014038332.tif 000015
【００７７】
前記化学式４および５において、Ｌ１、Ｌ２は、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、置換もしくは非置換の炭素数１ないし２０のアルキル、置換もしくは非置換の炭素数１ないし８のアルキルエステル、置換もしくは非置換の炭素数１ないし８のアルキルエーテル、および置換もしくは非置換の炭素数１ないし８のアルキルケトンからなる群より選択され、Ｂ１、Ｂ２は、それぞれ独立に、置換もしくは非置換の炭素数６ないし２０のアリーレン（例えば、フェニレン）、または置換もしくは非置換の炭素数４ないし８のシクロアルキレン（例えば、シクロへキシレン）であり、Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ独立に、（メタ）アクリル基またはエポキシ基であり、Ｘ１は、フッ素置換もしくは非置換の炭素数１ないし７のアルキル、フッ素置換もしくは非置換の炭素数１ないし７のアルコキシ、フッ素置換もしくは非置換の炭素数２ないし７のアルケニル、フッ素置換もしくは非置換の炭素数２ないし７のアルケニルオキシ、およびフッ素置換もしくは非置換の炭素数１ないし７のアルコキシアルキルからなる群より選択され、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４は、それぞれ独立に、単純結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−である。
【００７８】
このような反応性メソゲンは、上述した光配向性重合体の光反応基の少なくとも一部を光配向させ、光硬化などを通じてバインダー樹脂を形成し、上述した光配向層を形成した後、このような光配向層上に塗布されるとよい。また、このように光配向層上に塗布された反応性メソゲンは、前記光配向した光反応基によって液晶配向し、ＵＶ照射などで光硬化された形態で液晶配向膜のメソゲン層に含まれるとよい。
【００７９】
このように液晶配向したメソゲン層を用いてＴＦＴ−セルの液晶層を液晶配向させるが、すでに上述したように、前記反応性メソゲン（およびその硬化物）は、ＴＦＴ−セルの液晶分子とより向上した相互作用を示すことができるため、前記ＴＦＴ−セルの液晶分子をより効果的に液晶配向させることができ、液晶表示素子などの残像を大きく減少させることができる。
【００８０】
一方、上述のような一実施形態の液晶配向膜は、このような液晶配向膜の全体重量を基準として、光配向性重合体の約１０ないし５０重量％と、バインダー樹脂の約５ないし２０重量％とを含む光配向層と、反応性メソゲン硬化物の約４０ないし８０重量％を含むメソゲン層とを含むことができ、これら光配向層および／またはメソゲン層には、微量の光開始剤が残留することもできることはすでに上述した通りである。
【００８１】
次に、上述した一実施形態の液晶配向膜の製造方法について説明する。
【００８２】
上述した液晶配向膜の形成のためには、まず、上述した光配向性重合体を含み、選択的に多官能性（メタ）アクリレート系単量体などのバインダー樹脂形成用単量体および光開始剤を含む光配向層形成用組成物を基材に塗布することができる。このような光配向層形成用組成物で使用可能な各成分に関してはすでに十分に説明したので、これに関する追加的な説明は省略する。
【００８３】
また、前記光配向層形成用組成物は、上述した光配向性重合体、バインダー樹脂形成用単量体および光開始剤などの各成分を溶解するために、有機溶媒をさらに含むことができる。このような有機溶媒の例としては、トルエン（ｔｏｌｕｅｎｅ）、キシレン（ｘｙｌｅｎｅ）、アニソール（ａｎｉｓｏｌｅ）、クロロベンゼン（ｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ）、ジクロロメタン（ｄｉｃｈｌｏｒｏｍｅｔｈａｎｅ）、エチルアセテート（ｅｔｈｅｙｌ  ａｃｅｔａｔｅ）、ジクロロエタン（ｄｉｃｈｌｏｒｏｅｔｈａｎｅ）、シクロヘキサノン（ｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｏｎｅ）、シクロペンタノン（ｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｎｏｎｅ）、Ｎ−メチルピロリドン、ブチルセロソルブまたはプロピレングリコールメチルエーテルアセテート（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ  ｇｌｙｃｏｌ  ｍｅｔｈｙｌ  ｅｔｈｅｒ  ａｃｅｔａｔｅ）などが挙げられ、これらの中から選択された２種以上の混合溶媒を使用することもできる。その他、各成分の種類によってこれらを効果的に溶解させて基材上に塗布可能な任意の溶媒を使用することができる。
【００８４】
上述した光配向層形成用組成物は、後述するメソゲン層形成用組成物との総固形分の重量合計を基準として、光配向性重合体の約１０ないし５０重量％、バインダー樹脂形成用単量体の約５ないし２０重量％、および光開始剤約０ないし６重量％を含むことができる。また、後述するメソゲン層形成用組成物は、前記光配向層形成用組成物との総固形分の重量合計を基準として、反応性メソゲンの約４０ないし８０重量％、および光開始剤約０ないし６重量％を含むことができる。この時、総固形分の重量合計とは、前記光配向層形成用組成物およびメソゲン層形成用組成物の構成成分中において、有機溶媒を除いた残りのすべての成分の重量合計を意味することができる。
【００８５】
また、前記光配向層形成用組成物およびメソゲン層形成用組成物において、各組成物内の固形分含有量は約１０ないし８０重量％になるとよい。そのために、前記組成物が好ましい塗布特性を示すことができる。より具体的には、これら組成物から薄膜を形成しようとする場合、前記固形分含有量は約１０ないし４０重量％になるとよい。
【００８６】
そして、基材上に前記光配向層形成用組成物を塗布するにあたっては、光配向性重合体、バインダー樹脂形成用単量体、および光開始剤などの具体的な種類に応じて、溶液の濃度、溶媒の種類および塗布方法を決定することができる。ただし、前記塗布方法は、ロールコーティング法、スピンコーティング法、印刷法、インクジェット噴射法、またはスリットノズル法などになるとよく、これらの方法を通じて透明導電膜または金属電極などがパターニングされて形成された基材上に組成物を塗布することができる。
【００８７】
追加的に、基材に対する接着性をさらに向上させるために、官能性シラン含有化合物、官能性フルオロ含有化合物または官能性チタン含有化合物を予め基材に塗布することもできる。
【００８８】
上述のように、基材上に光配向層形成用組成物を塗布した後には、溶媒を乾燥し、紫外線（ＵＶ）などを光照射して光配向層を形成することができる。この時、溶媒を乾燥および除去してから、光照射を進行させると、光配向性重合体の光反応基の少なくとも一部が光配向し、これと共にバインダー樹脂形成用単量体が光硬化され、バインダー樹脂を形成することができる。その結果、一実施形態の液晶配向膜に含まれている光配向層が形成できる。
【００８９】
このような光配向層の形成段階において、前記溶媒の乾燥および除去は、塗膜を加熱するか、真空蒸発法などによって進行することができ、このような乾燥段階は、約５０ないし２００℃で約３０秒ないし６０分、あるいは約１００ないし１５０℃で約１ないし１０分間進行することができる。
【００９０】
また、上述した紫外線などの光照射を進行させるにあたっては、前記乾燥した塗膜面に、波長範囲が約１５０ないし４５０ｎｍ領域の偏光した紫外線を照射することができる。この時、紫外線の照射強度は、光配向性重合体や光反応性基の種類に応じて変化し得るが、約５０ｍＪ／ｃｍ２ないし１０Ｊ／ｃｍ２のエネルギー、好ましくは約５００ｍＪ／ｃｍ２ないし５Ｊ／ｃｍ２のエネルギーを照射することができる。
【００９１】
前記紫外線は、（１）石英ガラス、ソーダライムガラス、ソーダライムフリーガラスなどの透明基板の表面に誘電異方性の物質がコーティングされた基板を用いた偏光装置、（２）微細にアルミニウムまたは金属ワイヤが蒸着された偏光板、または（３）石英ガラスの反射によるブルースター偏光装置などを通過または反射させる方法で偏光処理されるとよく、このように偏光処理された紫外線が基材上の組成物に照射されるとよい。偏光した紫外線は、基材面に垂直に照射されてもよいが、特定の入射角で傾斜照射されてもよい。
【００９２】
また、前記紫外線照射時の基板の温度は、常温付近の温度になるとよいが、場合によっては、約１００℃以下の温度範囲内で加熱された状態で紫外線が照射されてもよい。
【００９３】
上述した方法で光配向層を形成した後には、このような光配向層上に反応性メソゲンおよび選択的に光開始剤を含むメソゲン層形成用組成物を塗布し、これに対して紫外線などの光照射を進行させてメソゲン層を形成することができる。このような組成物も、反応性メソゲンおよび光開始剤などの各成分を溶解するために、有機溶媒をさらに含むことができ、このような有機溶媒の種類は、光配向層形成用組成物と大同小異である。また、前記メソゲン層形成用組成物の各構成成分、例えば、反応性メソゲンおよび光開始剤の含有量の範囲と、その固形分含有量の範囲などについてはすでに上述した通りであるので、これに関する追加的な説明は省略する。
【００９４】
このようなメソゲン層形成用組成物を光配向層上に塗布し、選択的に溶媒を乾燥および除去した後に、光照射を進行させると、反応性メソゲンが光配向層に含まれている光配向した光反応基に応じて液晶配向し、これと共に反応性メソゲンの不飽和基が光硬化されてメソゲン層が形成されるとよい。このようなメソゲン層の形成工程において、前記溶媒の乾燥および除去段階は、光配向層の形成工程と同様に、塗膜を加熱するか、真空蒸発法などによって進行することができ、このような乾燥段階は、約５０ないし２００℃で約３０秒ないし６０分、あるいは約５０ないし１００℃で約３０秒ないし５分間進行することができる。
【００９５】
また、残りのメソゲン層の形成のための光照射段階の具体的な進行方法および条件などは、上述した光配向層の形成方法および条件に合わせて進行するか、通常の反応性メソゲンの液晶配向または光硬化方法および条件に従って進行することができる。
【００９６】
付け加えて、上述した方法で形成された液晶配向膜は約３０ないし２００ｎｍ、あるいは約５０ないし２００ｎｍの厚さを有することができる。また、前記液晶配向膜は、前記メソゲン層上の液晶層、例えば、ＴＦＴ−セルの液晶層をさらに含むことができる。前記液晶層は、例えば、ＴＦＴ−セルの液晶層に使用されていた任意の液晶分子を含むことができる。
【００９７】
上述した液晶配向膜は、メソゲン層に含まれている液晶配向した反応性メソゲンの硬化物と、ＴＦＴ−セルの液晶層とを相互作用させて、ＴＦＴ−セルの液晶分子を液晶配向させる。その結果、液晶配向膜と、ＴＦＴ−セルの液晶層との相互作用（ａｎｃｈｏｒｉｎｇ  ｅｎｅｒｇｙ）をより向上させ、液晶表示素子などの残像を減少させることができ、かつ、光重合型液晶配向膜特有の優れた液晶配向性および配向速度を示すことができ、液晶表示素子などの高いコントラスト比と、液晶の多方向パターン化による広視野角を効果的に実現することができる。
【００９８】
一方、発明の他の実施形態によれば、上述した一実施形態の液晶配向膜を含む液晶セルが提供される。このような液晶セルは、基材と、基材上に形成された液晶配向膜とを含むことができる。このような液晶セルは、当業界で知られた通常の方法によって製作できる。例えば、前記液晶配向膜を有する２つのガラス基板のうちの１つには、ボールスペーサが含まれている光反応性接着剤をガラス基板の端部分に塗布した後、これに残りの１つのガラス基板を貼り合わせ、接着剤が塗布された部分にのみ紫外線を照射してセルを接合することができる。以後、完成したセルに液晶を注入して熱処理することによって、液晶セルを製造することができる。
【００９９】
このような液晶セルは、通常の液晶セル、例えば、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）液晶用液晶セルまたはＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ−Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶用液晶セルになるとよい。
【０１００】
前記液晶セルは、優れた液晶配向安定性および減少した残像を示すことができ、優れた液晶配向性および高いコントラスト比などを示すことができる。
【発明の効果】
【０１０１】
本発明によれば、液晶配向膜と、ＴＦＴ−セルの液晶層との間の相互作用（ａｎｃｈｏｒｉｎｇ  ｅｎｅｒｇｙ）をより向上させることができ、液晶表示素子などの残像を減少させることができる液晶配向膜およびこれを含む液晶セルが提供される。このような本発明の液晶配向膜は、光重合型液晶配向膜特有の優れた液晶配向性および配向速度を示すことができ、かつ、従来の光重合型液晶配向膜の問題を解決し、液晶表示素子などの残像を減少させることができ、ひいては、コントラスト比が優れて維持され、液晶の多方向パターン化による広視野角の実現が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】試験例で実施例１、比較例１、２および参考例１の残像特性評価のために時間毎輝度増加率の測定結果を示すグラフである。
【図２】試験例で実施例２ないし６の残像特性評価のために時間毎輝度増加率の測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０１０３】
以下、本発明の理解のために好ましい実施例を提示する。しかし、下記の実施例は、本発明をより容易に理解するために提供するものであって、本発明の内容がこれによって限定されるものではない。
【０１０４】
実施例１：液晶配向膜の製造
光配向性重合体としては、大韓民国特許登録第０９８２３９４号の実施例１および６で得られたポリ（２−（４−フルオロシンナミックエステル）−５−ノルボルネンを使用した。
【０１０５】
このような光配向性重合体２重量％、バインダー樹脂としてペンタエリスリトールトリアクリレート１重量％、光開始剤としてＣｉｂａ社のＩｒｇａｃｕｒｅ９０７  ０．１２５重量％を有機溶媒に溶解して、光配向層形成用組成物を形成した。この時、有機溶媒としては、シクロペンタノン（ｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｎｏｎｅ）またはＮ−メチルピロリドンの４０ないし８０重量％と、ブチルセロソルブの２０ないし６０重量％とを混合した混合溶媒を使用した。ＩＴＯ基板またはＴＦＴ（ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｔｒａｓｎｓｉｓｔｅｒ）基板上に、前記光配向層形成用組成物をスピンコーティング（１０００ないし１５００ｒｐｍ、２０秒）し、２分間１００℃で乾燥した。そして、ＵＶ照射器（ＵＶ−Ａ、ＵＶ−Ｂ）を用いて１５ｍＷ／ｃｍ２の光を２分間照射して、光配向層を形成した。この時、ＵＶ照射は、ＵＶランプの前に偏光板を置いて進行した。
【０１０６】
そして、反応性メソゲンとしては、Ｍｅｒｃｋ社のＲＭＭ９０７（ＲＭ１）を使用しており、このような反応性メソゲンの５重量％と、光開始剤の０．１２５重量％とを有機溶媒に溶解して、メソゲン層形成用組成物を形成した。この時、有機溶媒としては、シクロペンタノン（ｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｎｏｎｅ）またはＮ−メチルピロリドンの４０ないし８０重量％と、ブチルセロソルブの２０ないし６０重量％とを混合した混合溶媒を使用した。光配向層が形成されているＩＴＯ基板またはＴＦＴ基板上に、前記メソゲン層形成用組成物をスピンコーティング（１０００ないし１５００ｒｐｍ、２０秒）し、２分間１００℃で乾燥した。そして、ＵＶ照射器（ＵＶ−Ａ、ＵＶ−Ｂ）を用いて１５ｍＷ／ｃｍ２の光を２分間照射して、メソゲン層を形成した。この時、ＵＶ照射は、ＵＶランプの前に偏光板を置いて進行した。
【０１０７】
実施例２：液晶配向膜の製造
光配向性重合体として、ポリ（２−（４−フルオロシンナミックエステル）−５−ノルボルネンの代わりに、ポリ（２−（４−メトキシシンナミックエステル）−５−ノルボルネンを使用したことを除いては、実施例１と同様の方法で光配向層およびメソゲン層を含む液晶配向膜を形成した。
【０１０８】
実施例３：液晶配向膜の製造
光配向性重合体として、ポリ（２−（４−フルオロシンナミックエステル）−５−ノルボルネンの代わりに、ポリ（２−（４−ベンジルオキシシンナミックエステル）−５−ノルボルネンを使用したことを除いては、実施例１と同様の方法で光配向層およびメソゲン層を含む液晶配向膜を形成した。
【０１０９】
実施例４：液晶配向膜の製造
光配向性重合体として、ポリ（２−（４−フルオロシンナミックエステル）−５−ノルボルネンの代わりに、ポリ（２−（４−ブロムシンナミックエステル）−５−ノルボルネンを使用したことを除いては、実施例１と同様の方法で光配向層およびメソゲン層を含む液晶配向膜を形成した。
【０１１０】
実施例５：液晶配向膜の製造
反応性メソゲンとして、Ｍｅｒｃｋ社のＲＭＭ９０７の代わりに、Ｍｅｒｃｋ社のＲＭＭ１０５７を使用したことを除いては、実施例１と同様の方法で光配向層およびメソゲン層を含む液晶配向膜を形成した。
【０１１１】
実施例６：液晶配向膜の製造
反応性メソゲンとして、Ｍｅｒｃｋ社のＲＭＭ９０７の代わりに、ＢＡＳＦ社のＬＣ１０５７を使用したことを除いては、実施例１と同様の方法で光配向層およびメソゲン層を含む液晶配向膜を形成した。
【０１１２】
比較例１：液晶配向膜の製造
実施例１と同様の方法で光配向層を形成し、これを比較例１の液晶配向膜とし、前記光配向層上にメソゲン層は形成しなかった。
【０１１３】
比較例２：液晶配向膜の製造
実施例１と同一の光配向性重合体および反応性メソゲンを使用した。このような光配向性重合体および反応性メソゲンをそれぞれ２重量％および５重量％の含有量で使用し、バインダー樹脂としてペンタエリスリトールトリアクリレート１重量％、光開始剤としてＣｉｂａ社のＩｒｇａｃｕｒｅ９０７  ０．１２５重量％を、前記光配向性重合体および反応性メソゲンと共に有機溶媒に溶解させて、液晶配向膜用組成物を形成した。
【０１１４】
この時、有機溶媒としては、シクロペンタノン（ｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｎｏｎｅ）またはＮ−メチルピロリドンの４０ないし８０重量％と、ブチルセロソルブの２０ないし６０重量％とを混合した混合溶媒を使用した。ＩＴＯ基板またはＴＦＴ（ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｔｒａｓｎｓｉｓｔｅｒ）基板上に、前記液晶配向膜用組成物をスピンコーティング（１０００ないし１５００ｒｐｍ、２０秒）し、２分間１００℃で乾燥した。そして、ＵＶ照射器（ＵＶ−Ａ、ＵＶ−Ｂ）を用いて１５ｍＷ／ｃｍ２の光を２分間照射して、液晶配向膜を形成した。この時、ＵＶ照射は、ＵＶランプの前に偏光板を置いて進行した。
【０１１５】
比較例３：液晶配向膜の製造
光配向性重合体として、ポリ（２−（４−フルオロシンナミックエステル）−５−ノルボルネンの代わりに、ポリビニルシンナメートを使用したことを除いては、実施例１と同様の方法で光配向層およびメソゲン層を含む液晶配向膜を形成した。
【０１１６】
試験例：液晶セルの製造と、初期ブラック輝度および残像特性の評価
３μｍのスペーサ（ｓｐａｃｅｒ）が含まれている封止剤（ｓｅａｌａｎｔ）で、実施例１ないし６および比較例１ないし３で製造された液晶配向膜基板を貼り合わせ、ＵＶで封止剤を硬化した。そして、ＩＰＳ液晶を毛細管現象（ｃａｐｉｌｌａｒｙ  ｆｏｒｃｅ）を利用して注入した。液晶が注入されたセルを８０℃で２０分間安定化させ、セルの上板および下板に偏光板をクロス（ｃｒｏｓｓ）付着させた。そして、光度計（ｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ）で初期ブラック輝度を測定した。このような初期ブラック輝度の測定結果は下記表１に示された通りであり、ポリイミド系配向性重合体を用いたラビング配向時の初期ブラック輝度を参考例１として共に表１に示した。
【０１１７】
このような表１の初期ブラック輝度の測定結果によれば、実施例１ないし６は、参考例１に準ずるブラック輝度が得られることを確認することができた。
【０１１８】
残像特性を測定および評価するにあたっては、まず、前記方法で製造して初期ブラック輝度を測定したセルを、６０Ｈｚの電場を同じ平面にかけて、６０℃で１５時間ストレスを与えた。そして、再びブラック輝度を測定して、初期ブラック輝度比増加したブラック輝度を輝度増加率として示した。このような輝度増加率は、ストレスの付加後、時間に応じて測定して図１および２に示した。参照として、よく知られているように、輝度増加率が０．４以下になる場合、残像が消滅したと評価され、残像特性に優れていると評価される。また、このような残像特性は、肉眼で残像が消滅するか否かを共に確認して評価した。
【０１１９】
図１および２を参照すれば、実施例１ないし６の液晶配向膜の使用時、ストレスの除去後にも、初期にストレスを印加する前のブラック輝度に似た水準に回復することが分かり、残像特性に非常に優れていることが確認された。また、このような低い輝度増加率から、実施例１ないし６の液晶配向膜の使用時、非常に優れた配向安定性が現れることが確認された。
【０１２０】
これに対し、比較例１ないし３の液晶配向膜の使用時には、大きい輝度増加率、特に、０．４をはるかに上回る輝度増加率を示すことによって、劣悪な残像特性および低い配向安定性を示すことが確認された。また、光重合型配向膜に比べて優れた残像特性などを示すことが知られたラビング配向方式の参考例１も、実施例１ないし６に比べると、劣悪な残像特性および低い配向安定性を示すことが確認された。
【０１２１】
【表１】
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【図１】
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【図２】
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