(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の化学式１で表される繰り返し単位、または下記の化学式２で表される繰り返し単位を含む第１繰り返し単位；および
下記の化学式３で表される繰り返し単位を含む第２繰り返し単位；
を含み、
前記第２繰り返し単位は、繰り返し単位全体モル数を基準に０．１モル％から７０モル％で含有される、
重合体を含む、
液晶配向剤組成物：
［化学式１］
【化１】
0006866555.tif 000039
［化学式２］
【化２】
0006866555.tif 000040
［化学式３］
【化３】
0006866555.tif 000041
前記化学式１から３で、
Ｒ１およびＲ２のうちの少なくとも一つは炭素数１から１０のアルキル基であり、残りは水素であり、
Ｒ３およびＲ４のうちの少なくとも一つは置換または非置換されたシリル基であり、残りは水素であり、
Ｘ１からＸ３は、それぞれ独立して、下記の化学式４で表される４価の有機基であり、
［化学式４］
【化４】
0006866555.tif 000042
前記化学式４で、
Ｒ５からＲ１０は、それぞれ独立して、水素または炭素数１から６のアルキル基であり、
Ｌ１は単一結合、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−Ｓ−、−ＳＯ−、−ＳＯ２−、−ＣＲ１１Ｒ１２−、−（ＣＨ２）Ｚ−、−Ｏ（ＣＨ２）ＺＯ−、−ＣＯＯ（ＣＨ２）ＺＯＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、フェニレンまたはこれらの組み合わせからなる群より選択されたいずれか一つであり、
前記Ｒ１１およびＲ１２は、それぞれ独立して、水素、炭素数１から１０のアルキル基またはフルオロアルキル基であり、
Ｚは１から１０の整数であり、
Ｙ１からＹ３は、それぞれ独立して、下記の化学式５で表される２価の有機基であり、
［化学式５］
【化５】
0006866555.tif 000043
前記化学式５で、
Ｑ１からＱ４のうちの少なくとも一つは窒素であり、残りは炭素であり、
Ｒ１３は水素または炭素数１から６のアルキル基である。
【請求項２】
前記置換または非置換されたシリル基は、
トリメチルシリル基を含む、
請求項１に記載の液晶配向剤組成物。
【請求項３】
前記第２繰り返し単位は、
繰り返し単位全体モル数を基準に０．１モル％から５０モル％で含有される、
請求項１または２に記載の液晶配向剤組成物。
【請求項４】
前記化学式５のＱ１からＱ４で、
Ｑ２およびＱ４のうちの一つが窒素であり、残りは炭素であり、
Ｑ１およびＱ３は炭素である、
請求項１から３のいずれか１項に記載の液晶配向剤組成物。
【請求項５】
前記化学式５のＱ１からＱ４で、
Ｑ２が窒素であり、
Ｑ１、Ｑ３およびＱ４は炭素である、
請求項１から３のいずれか１項に記載の液晶配向剤組成物。
【請求項６】
前記化学式５で、Ｒ１３は水素である、
請求項１から５のいずれか１項に記載の液晶配向剤組成物。
【請求項７】
前記化学式５は下記の化学式５−１から化学式５−３で表される作用基を含む、
請求項１から６のいずれか１項に記載の液晶配向剤組成物：
［化学式５−１］
【化６】
0006866555.tif 000044
［化学式５−２］
【化７】
0006866555.tif 000045
［化学式５−３］
【化８】
0006866555.tif 000046
前記化学式５−１から化学式５−３で、Ｑ１からＱ４、Ｒ１３は請求項１で定義したとおりである。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の液晶配向剤組成物を基板に塗布して塗膜を形成する段階；
前記塗膜を乾燥する段階；
前記塗膜を乾燥する段階の直後に、塗膜に光を照射するかまたはラビング処理して配向処理する段階；および
前記配向処理された塗膜を熱処理して硬化する段階
を含む、
液晶配向膜の製造方法。
【請求項９】
前記液晶配向剤組成物は、有機溶媒に溶解または分散させたものである、
請求項８に記載の液晶配向膜の製造方法。
【請求項１０】
前記塗膜を乾燥する段階は５０℃から１５０℃で行われる、
請求項８または９に記載の液晶配向膜の製造方法。
【請求項１１】
前記配向処理する段階で光照射は１５０ｎｍから４５０ｎｍ波長の偏光された紫外線を照射する、
請求項８から１０のいずれか１項に記載の液晶配向膜の製造方法。
【請求項１２】
前記塗膜を硬化する段階で熱処理温度は１５０℃から３００℃である、
請求項８から１１のいずれか１項に記載の液晶配向膜の製造方法。
【請求項１３】
請求項１から７のいずれか１項に記載の液晶配向剤組成物の配向硬化物を含む、
液晶配向膜。
【請求項１４】
請求項１３に記載の液晶配向膜を含む
液晶表示素子。
【請求項１５】
前記第２繰り返し単位は、繰り返し単位全体モル数を基準に１０モル％から７０モル％で含有される、
請求項１に記載の液晶配向剤組成物。
【請求項１６】
前記第２繰り返し単位は、繰り返し単位全体モル数を基準に４５モル％から７０モル％で含有される、
請求項１に記載の液晶配向剤組成物。
【請求項１７】
前記第２繰り返し単位は、繰り返し単位全体モル数を基準に４５モル％から５０モル％で含有される、
請求項１に記載の液晶配向剤組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
【０００２】
本出願は、２０１７年９月８日付韓国特許出願第１０−２０１７−０１１５３４０号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として組み含まれる。
【０００３】
本発明は、優れた配向性、電気的特性を示すと同時に、向上した耐久性を有する液晶配向膜を形成するための液晶配向剤組成物、これを利用した液晶配向膜の製造方法、およびこれを利用した液晶配向膜および液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００４】
液晶表示素子において、液晶配向膜は、液晶を一定の方向に配向させる役割を担当している。具体的に、液晶配向膜は液晶分子の配列に方向子（ｄｉｒｅｃｔｏｒ）の役割を果たして電場（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｆｉｅｌｄ）により液晶が動いて画像を形成する時、適当な方向を定めるようにする。一般に液晶表示素子で均一な輝度（ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ）と高い明暗比（ｃｏｎｔｒａｓｔ  ｒａｔｉｏ）を得るためには液晶を均一に配向することが必須である。
【０００５】
従来の液晶を配向させる方法の一つとして、ガラスなどの基板にポリイミドのような高分子膜を塗布し、この表面をナイロンやポリエステルのような繊維を利用して一定の方向に摩擦するラビング（ｒｕｂｂｉｎｇ）方法が利用されていた。しかし、ラビング方法は、繊維質と高分子膜が摩擦される時、微細な埃や静電気（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｄｉｓｃｈａｒｇｅ：ＥＳＤ）が発生することがあり、液晶パネル製造時に深刻な問題点を招くことがある。
【０００６】
前記ラビング方法の問題点を解決するために、最近は摩擦でなく、光照射により高分子膜に異方性（非等方性、ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ）を誘導し、これを利用して液晶を配列する光配向法が研究されている。
【０００７】
前記光配向法に使用可能な材料としては、多様な材料が紹介されており、その中でも液晶配向膜の良好な諸般性能のためにポリイミドが主に用いられている。しかし、ポリイミドは溶媒溶解性が劣り、溶液状態でコーティングして配向膜を形成させる製造工程上に直ちに適用するには困難がある。
【０００８】
したがって、溶解性に優れたポリアミック酸またはポリアミック酸エステルのような前駆体形態でコーティングを行った後、２００℃から２３０℃の温度で熱処理工程を経てポリイミドを形成させ、ここに光照射を実行して配向処理を行うようになる。
【０００９】
しかし、パネルの大型化により製造工程上、カラムスペース（Ｃｏｌｕｍｎ  ｓｐａｃｅ、ＣＳ）の偏り現像が発生することに伴い、液晶配向膜表面にヘイズが発生し、これによって白い斑点が多数現れるギャラクシー不良が引き起こされてパネルの性能が十分に実現されないという限界があった。
【００１０】
そこで、ディスプレイ分野で要求される高い膜強度の液晶配向膜を製造するための液晶配向剤組成物の開発が必要であるのが実情である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、優れた配向性、電気的特性を示すと同時に、向上した耐久性を有する液晶配向膜を形成するための液晶配向剤組成物を提供することにある。
【００１２】
また、本発明の目的は、前記の液晶配向剤組成物を利用した液晶配向膜の製造方法を提供することにある。
【００１３】
また、本発明の目的は、前記の製造方法で製造される液晶配向膜およびこれを含む液晶表示素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本明細書では、（ｉ）下記化学式１で表される繰り返し単位、または下記化学式２で表される繰り返し単位を含む第１繰り返し単位および（ｉｉ）下記化学式３で表される繰り返し単位を含む第２繰り返し単位を含む重合体を含む液晶配向剤組成物が提供される。
【００１５】
［化学式１］
【化１】
0006866555.tif 000002
［化学式２］
【化２】
0006866555.tif 000003
［化学式３］
【化３】
0006866555.tif 000004
【００１６】
前記化学式１から３で、
Ｒ１およびＲ２のうちの少なくとも一つは炭素数１から１０のアルキル基であり、残りは水素であり、
Ｒ３およびＲ４のうちの少なくとも一つは置換または非置換されたシリル基であり、残りは水素であり、
Ｘ１からＸ３は、それぞれ独立して、下記化学式４で表される４価の有機基であり、
［化学式４］
【化４】
0006866555.tif 000005
前記化学式４で、
Ｒ５からＲ１０は、それぞれ独立して、水素または炭素数１から６のアルキル基であり、
Ｌ１は単一結合、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−Ｓ−、−ＳＯ−、−ＳＯ２−、−ＣＲ１１Ｒ１２−、−（ＣＨ２）Ｚ−、−Ｏ（ＣＨ２）ＺＯ−、−ＣＯＯ（ＣＨ２）ＺＯＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、フェニレンまたはこれらの組み合わせからなる群より選択されたいずれか一つであり、
前記Ｒ１１およびＲ１２は、それぞれ独立して、水素、炭素数１から１０のアルキル基またはフルオロアルキル基であり、
Ｚは１から１０の整数であり、
Ｙ１からＹ３は、それぞれ独立して、下記化学式５で表される２価の有機基であり、
［化学式５］
【化５】
0006866555.tif 000006
前記化学式５で、
Ｑ１からＱ４のうちの少なくとも一つは窒素であり、残りは炭素であり、
Ｒ１３は水素または炭素数１から６のアルキル基である。
【００１７】
既存のポリイミドを液晶配向膜として用いる場合、溶解性に優れたポリイミド前駆体、ポリアミック酸またはポリアミック酸エステルを含有する配向組成物を塗布し、乾燥して塗膜を形成した後、高温の熱処理工程を経てポリイミドに転換させ、ここに光照射またはラビング処理を実行して配向処理を行った。
【００１８】
しかし、前記ポリアミック酸またはポリアミック酸エステルを含有する配向組成物の場合、ポリアミック酸末端に存在するカルボキシ基によりラジカルが発生し、イミドの異性化により液晶配向誘導性能が減少するという限界があった。また、前記配向組成物で製造された液晶配向膜は耐久性が不十分でＰＡＣ下部膜から溶出する副産物から外部汚染物質により配向膜内部で輝点発生によるパネルの不良率が高まるという問題もあった。
【００１９】
そこで、本発明者らは、ポリイミド前駆体に該当するポリアミック酸またはポリアミック酸エステルに対して末端のヒドロキシ基またはアルコキシ基をシリル基に置換させることができるシリル化剤を適用して、主鎖内に部分的にポリアミック酸シリルエステル単位を形成する場合、優れた配向特性と共に耐久性を確保できることを実験を通じて確認して発明を完成した。
【００２０】
特に、液晶配向剤組成物に含まれているポリアミック酸またはポリアミック酸エステルは、化学式５で表される特定構造の有機基を含有することによって、液晶配向剤としての配向性や残像特性は同等水準以上を満たしながらも、電圧保持率が顕著に向上して優れた電気的特性を実現することができる。
【００２１】
以下、本発明をより詳しく説明する。
【００２２】
用語の定義
【００２３】
本明細書で特別な制限がない限り、次の用語は下記のように定義される。
【００２４】
本明細書で、ある部分がある構成要素を「含む」という時、これは特に反対になる記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
【００２５】
本明細書で、「置換」という用語は、化合物内の水素原子の代わりに他の作用基が結合することを意味し、置換される位置は水素原子が置換される位置、つまり、置換基が置換可能な位置であれば限定されず、２以上置換される場合、２以上の置換基は互いに同一でも、異なっていてもよい。
【００２６】
本明細書で「置換または非置換された」という用語は、重水素；ハロゲン基；シアノ基；ニトロ基；ヒドロキシ基；カルボニル基；エステル基；イミド基；アミド基；アミノ基；カルボキシ基；スルホン酸基；スルホンアミド基；ホスフィンオキシド基；アルコキシ基；アリールオキシ基；アルキルチオキシ基；アリールチオキシ基；アルキルスルホキシ基；アリールスルホキシ基；シリル基；ホウ素基；アルキル基；シクロアルキル基；アルケニル基；アリール基；アルアルキル基；アルアルケニル基；アルキルアリール基；アリールホスフィン基；またはＮ、ＯおよびＳ原子のうちの１個以上を含むヘテロ環基からなる群より選択された１個以上の置換基で置換または非置換されるか、または前記例示した置換基のうちの２以上の置換基が連結された置換または非置換されたことを意味する。例えば、「２以上の置換基が連結された置換基」は、ビフェニル基であってもよい。つまり、ビフェニル基は、アリール基であってもよく、２個のフェニル基が連結された置換基に解釈されてもよい。
【００２７】
本明細書で、
【化６】
0006866555.tif 000007
または
【化７】
0006866555.tif 000008
は、他の置換基に連結される結合を意味し、直接結合はＬで表される部分に別途の原子が存在しないことを意味する。
【００２８】
炭素数４から２０の炭化水素は、炭素数４から２０のアルカン（ａｌｋａｎｅ）、炭素数４から２０のアルケン（ａｌｋｅｎｅ）、炭素数４から２０のアルキン （ａｌｋｙｎｅ）、炭素数４から２０のシクロアルカン（ｃｙｃｌｏａｌｋａｎｅ）、炭素数４から２０のシクロアルケン（ｃｙｃｌｏａｌｋｅｎｅ）、炭素数６から２０のアレーン（ａｒｅｎｅ）であるか、あるいはこれらのうちの１種以上の環状炭化水素が２以上の原子を共有する縮合環（ｆｕｓｅｄ  ｒｉｎｇ）であるか、あるいはこれらのうちの１種以上の炭化水素が化学的に結合された炭化水素であってもよい。具体的に、炭素数４から２０の炭化水素としては、ｎ−ブタン、シクロブタン、１−メチルシクロブタン、１，３−ジメチルシクロブタン、１，２，３，４−テトラメチルシクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロヘキセン、１−メチル−３−エチルシクロヘキセン、ビシクロヘキシル、ベンゼン、ビフェニル、ジフェニルメタン、２，２−ジフェニルプロパン、１−エチル−１，２，３，４−テトラヒドロナフタレンまたは１，６−ジフェニルヘキサンなどを例示することができる。
【００２９】
炭素数１から１０のアルキル基は、直鎖、分枝鎖または環状アルキル基であってもよい。具体的に、炭素数１から１０のアルキル基は、炭素数１から１０の直鎖アルキル基；炭素数１から６の直鎖アルキル基；炭素数３から１０の分枝鎖または環状アルキル基；または炭素数３から６の分枝鎖または環状アルキル基であってもよい。より具体的に、炭素数１から１０のアルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉｓｏ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉｓｏ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｉｓｏ−ペンチル基、ｎｅｏ−ペンチル基またはシクロヘキシル基などを例示することができる。
【００３０】
炭素数１から１０のフルオロアルキル基は、前記炭素数１から１０のアルキル基の一つ以上の水素がフッ素で置換されたものであってもよく、炭素数１から１０のフルオロアルコキシ基は、前記炭素数１から１０のアルコキシ基の一つ以上の水素がフッ素で置換されたものであってもよい。
【００３１】
ハロゲン（ｈａｌｏｇｅｎ）は、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）またはヨウ素（Ｉ）であってもよい。
【００３２】
窒素酸化物は、窒素原子と酸素原子が結合した化合物であり、窒素酸化物作用基は、作用基内に窒素酸化物を含む作用基を意味する。前記窒素酸化物作用基の例を挙げれば、ニトロ基（−ＮＯ２）などを用いることができる。
【００３３】
炭素数１から１０のアルコキシ基は、直鎖、分枝鎖または環状アルコキシ基であってもよい。具体的に、炭素数１から１０のアルコキシ基は、炭素数１から１０の直鎖アルコキシ基；炭素数１から５の直鎖アルコキシ基；炭素数３から１０の分枝鎖または環状アルコキシ基；または炭素数３から６の分枝鎖または環状アルコキシ基であってもよい。より具体的に、炭素数１から１０のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、ｉｓｏ−プロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、ｉｓｏ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、ｎ−ペントキシ基、ｉｓｏ−ペントキシ基、ｎｅｏ−ペントキシ基またはシクロヘプトキシ基などを例示することができる。
【００３４】
炭素数１から１０のアルケニル基は、直鎖、分枝鎖または環状アルケニル基であってもよい。具体的に、炭素数１から１０のアルケニル基は、炭素数２から１０の直鎖アルケニル基、炭素数２から５の直鎖アルケニル基、炭素数３から１０の分枝鎖アルケニル基、炭素数３から６の分枝鎖アルケニル基、炭素数５から１０の環状アルケニル基または炭素数６から８の環状アルケニル基であってもよい。より具体的に、炭素数２から１０のアルケニル基としては、エテニル基、プロフェニル基、ブテニル基、ペンテニル基またはシクロヘキセニル基などを例示することができる。
【００３５】
本明細書において、アリール基は、特に限定されないが、炭素数６から６０であることが好ましく、単環式アリール基または多環式アリール基であってもよい。一実施状態によれば、前記アリール基の炭素数は６から３０である。一実施状態によれば、前記アリール基の炭素数は６から２０である。前記アリール基が単環式アリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、テルフェニル基などになることができるが、これに限定されるのではない。前記多環式アリール基としては、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ピレニル基、ペリレニル基、クリセニル基、フルオレニル基などになることができるが、これに限定されるのではない。
【００３６】
本明細書において、アルキレン基は、アルカン（ａｌｋａｎｅ）に由来する２価の作用基であり、例えば、直鎖型、分枝型または環状として、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、イソブチレン基、ｓｅｃ−ブチレン基、ｔｅｒｔ−ブチレン基、ペンチレン基、へキシレン基などになることができる。
【００３７】
本明細書において、アリーレン基は、アリール基に結合位置が二つあるもの、つまり、２価基であることを意味する。これらはそれぞれ２価基であることを除いては前述したアリール基の説明が適用可能である。
【００３８】
任意の化合物に由来する多価有機基（ｍｕｌｔｉｖａｌｅｎｔ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｇｒｏｕｐ）は、任意の化合物に結合された複数の水素原子が除去された形態の残基を意味する。一例として、シクロブタンに由来する４価の有機基は、シクロブタンに結合された任意の水素原子４個が除去された形態の残基を意味する。
【００３９】
本明細書で、化学式中、
【化８】
0006866555.tif 000009
または
【化９】
0006866555.tif 000010
は、当該部位の水素が除去された形態の残基を意味する。例えば、
【化１０】
0006866555.tif 000011
は、シクロブタンの１、２、３および４番炭素に結合された水素原子４個が除去された形態の残基、つまり、シクロブタンに由来する４価の有機基のうちのいずれか一つを意味する。
【００４０】
本明細書において、直接結合または単結合は、当該位置に如何なる原子または原子団も存在せず、結合線で連結されることを意味する。具体的に、化学式中、Ｌ１、Ｌ２で表される部分に別途の原子が存在しない場合を意味する。
【００４１】
重合体
【００４２】
前記重合体は、前記化学式１で表される繰り返し単位、または前記化学式２で表される繰り返し単位を含む第１繰り返し単位および前記化学式３で表される繰り返し単位を含む第２繰り返し単位を含む。
【００４３】
前記第１繰り返し単位は、前記化学式１で表される繰り返し単位１種、前記化学式２で表される繰り返し単位１種、またはこれらのそれぞれの混合物を含むことができ、分子構造内に置換または非置換されたシリル基を含有しない点から第２繰り返し単位と区別され得る。
【００４４】
具体的に、前記化学式２で、Ｒ１およびＲ２のうちの少なくとも一つは炭素数１から１０のアルキル基であり、残りは水素である。つまり、前記化学式２で、Ｒ１およびＲ２のうちの一つが炭素数１から１０のアルキル基であり、残りは水素であるか、またはＲ１およびＲ２のすべてが炭素数１から１０のアルキル基であってもよい。
【００４５】
一方、前記第２繰り返し単位は、分子構造内に置換または非置換されたシリル基を含有する前記化学式３で表される繰り返し単位を含む特徴があり、前述のように、前記重合体が第２繰り返し単位を含有することによって、ポリアミック酸末端に存在するカルボキシ基によりラジカル発生およびイミドの異性化を防止することができ、ＰＡＣ下部膜から溶出する副産物または外部汚染物質により配向膜内部で輝点発生を抑制して優れた配向特性と共に向上した耐久性を有する配向膜を実現することができる。
【００４６】
具体的に、前記化学式３で、Ｒ３およびＲ４のうちの少なくとも一つは置換または非置換されたシリル基であり、残りは水素である。つまり、前記化学式３で、Ｒ３およびＲ４のうちの一つが置換または非置換されたシリル基であり、残りは水素であるか、またはＲ１およびＲ２のすべてが置換または非置換されたシリル基であってもよい。
【００４７】
前記置換または非置換されたシリル基において、非置換されたシリル基は、−ＳｉＨ３で表されるシリル基であってもよい。一方、置換されたシリル基は、前述した−ＳｉＨ３で表されるシリル基で少なくとも１以上の水素原子の代わりに置換基が結合したことを意味する。
【００４８】
前記置換基の例としては、ハロゲン基；シアノ基；ニトロ基；ヒドロキシ基；カルボニル基；エステル基；イミド基；アミド基；アミノ基；カルボキシ基；スルホン酸基；スルホンアミド基；ホスフィンオキシド基；アルコキシ基；アリールオキシ基；アルキルチオキシ基；アリールチオキシ基；アルキルスルホキシ基；アリールスルホキシ基；ホウ素基；アルキル基；シクロアルキル基；アルケニル基；アリール基；アルアルキル基；アルアルケニル基；アルキルアリール基；アリールホスフィン基；またはＮ、ＯおよびＳ原子のうちの１個以上を含むヘテロ環基からなる群より選択された１個以上の置換基が挙げられる。
【００４９】
好ましくは、前記置換基として３個のメチル基が結合したトリメチルシリル基を用いることができる。
【００５０】
前記化学式３で表される繰り返し単位を製造する方法の例が大きく限定されるのではないが、例えば、前記化学式１または化学式２で表される繰り返し単位を含む重合体または前記重合体の前駆体が含有されている組成物内にシリル化剤を添加する方法が挙げられる。
【００５１】
前記シリル化剤の例が大きく限定されるのではなく、例えば、Ｎ，Ｏ−ビス−（トリメチルシリル）−トリフルオロアセトアミド（Ｎ，Ｏ−Ｂｉｓ−（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ）−ｔｒｉｆｌｕｏｒｏａｃｅｔａｍｉｄｅ）を用いることができる。
【００５２】
前記シリル化剤は、前記液晶配向剤組成物の全体重量を基準に０．５モル％から６０モル％で含有されることが好ましい。
【００５３】
前記重合体は、第１繰り返し単位と第２繰り返し単位と共に含み、部分的にシリル化される特徴を有し、具体的に前記第２繰り返し単位は、前記液晶配向剤組成物内で繰り返し単位全体モル数を基準に０．１モル％から７０モル％、または１０モル％から６０モル％、または２０モル％から６０モル％、または４０モル％から６０モル％、または４５モル％から５０モル％で含有されてもよい。前記液晶配向剤組成物内に存在する繰り返し単位全体は、前述した第１繰り返し単位および第２繰り返し単位を意味し得る。
【００５４】
つまり、前記第１繰り返し単位１００モルを基準に前記第２繰り返し単位のモル比率が５０モルから１５０モル、または６０モルから１００モル、または８０モルから１００モルであってもよい。
【００５５】
反面、前記第２繰り返し単位のモル比率が過度に小さくなると、前記組成物から製造される配向膜の配向特性および耐久性向上効果が十分に実現されにくいこともある。
【００５６】
前記化学式１から３の繰り返し単位において、Ｘ１からＸ３は、それぞれ独立して、炭素数４から２０の炭化水素に由来する４価の有機基であるか、あるいは前記４価の有機基のうちの一つ以上のＨがハロゲンで置換されるかまたは一つ以上の−ＣＨ２−が酸素または硫黄原子が直接連結しないように−Ｏ−、−ＣＯ−、−Ｓ−、−ＳＯ−、−ＳＯ２−または−ＣＯＮＨ−に代替された４価の有機基であってもよい。
【００５７】
具体的な例として、前記Ｘ１からＸ３は、それぞれ独立して、下記化学式４に記載された４価の有機基であってもよい。
【００５８】
［化学式４］
【化１１】
0006866555.tif 000012
【００５９】
前記化学式４で、Ｒ５からＲ１０は、それぞれ独立して、水素または炭素数１から６のアルキル基であり、Ｌ１は単一結合、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−、−Ｓ−、−ＳＯ−、−ＳＯ２−、−ＣＲ１１Ｒ１２−、−（ＣＨ２）Ｚ−、−Ｏ（ＣＨ２）ＺＯ−、−ＣＯＯ（ＣＨ２）ＺＯＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、フェニレンまたはこれらの組み合わせからなる群より選択されたいずれか一つであり、
前記Ｒ１１およびＲ１２は、それぞれ独立して、水素、炭素数１から１０のアルキル基またはフルオロアルキル基であり、Ｚは１から１０の整数である。
【００６０】
より好ましくは、前記Ｘ１からＸ３は、それぞれ独立して、シクロブタン−１，２，３，４−テトラカルボン酸二無水物に由来する下記化学式４−１の有機基、１，３−ジメチルシクロブタン−１，２，３，４−テトラカルボン酸二無水物に由来する下記化学式４−２の有機基またはテトラヒドロ−［３，３'−ビフラン］−２，２'，５，５'−テトラオンに由来する下記化学式４−３の有機基であってよい。
【００６１】
［化学式４−１］
【化１２】
0006866555.tif 000013
［化学式４−２］
【化１３】
0006866555.tif 000014
［化学式４−３］
【化１４】
0006866555.tif 000015
【００６２】
一方、前記Ｙ１からＹ３は下記化学式５で表される２価の有機基と定義されて前述した効果を発現できる多様な構造の液晶配向剤用重合体を提供することができる。
【００６３】
［化学式５］
【化１５】
0006866555.tif 000016
【００６４】
前記化学式５で、Ｑ１からＱ４のうちの少なくとも一つは窒素であり、残りは炭素であり、Ｒ１３は水素または炭素数１から６のアルキル基である。
【００６５】
前記化学式５で表される作用基は、第２級アミンまたは第３級アミン基を媒介として２個の芳香族環化合物、好ましくは１個のヘテロ芳香族環化合物と１個の芳香族環化合物が結合する構造的特徴がある。これによって、液晶配向剤としての配向性や残像特性は同等水準以上を満たしながらも、電圧保持率が大幅に向上して優れた電気的特性を実現することができる。
【００６６】
反面、２個の芳香族環化合物が第２級アミン基または第３級アミン基なしに単一結合で結合する場合、液晶配向剤の配向特性が不良であり、電圧保持率が減少する技術的問題が発生することがある。
【００６７】
また、第２級アミン基または第３級アミン基を通じて結合する２個の芳香族環化合物のすべてが窒素原子のようなヘテロ原子を含まない場合、アミンと酸無水物の反応で形成されるポリアミック酸またはポリアミック酸エステルに対してイミド化反応を進行しても、（例えば、２３０℃熱処理を通じて）十分なイミド化反応を進行することができないことによって、最終液晶配向膜内でイミド化率が減少する限界がある。これはアミン化合物の構造差異に起因したアミン、ポリアミック酸、ポリアミック酸エステルの物理的、化学的特性差によるものとみられる。
【００６８】
具体的に、前記化学式５で、Ｑ１からＱ４のうちの一つが窒素であり、残りは炭素であってもよい。より具体的に、前記化学式５のＱ１からＱ４で、Ｑ２およびＱ４のうちの一つが窒素であり、残りは炭素であってもよい。好ましくは前記化学式５のＱ１からＱ４で、Ｑ２が窒素であり、Ｑ１、Ｑ３およびＱ４は炭素であってもよい。
【００６９】
つまり、前記化学式５は、ベンゼンの６個の炭素のうちの一つが窒素で置換されたピリジン（ｐｙｒｉｄｉｎｅ）化合物とベンゼン化合物が第２級アミンまたは第３級アミンを通じて非対称的に結合された構造を有することができる。これによって、前記一実施形態の液晶配向剤組成物が適用された液晶ディスプレイ素子が高い電圧保持率および液晶配向性を実現することができる。
【００７０】
反面、前記化学式５で、Ｑ１およびＱ３のうちの一つが窒素であれば、製造された配向膜に対する電気的長期信頼性が次第に減少する問題が発生することがある。
【００７１】
また、前記化学式５で、Ｒ１３は水素であってもよい。
【００７２】
前記化学式５は、液晶配向剤用重合体の形成に用いられる前駆体であるジアミンに由来する繰り返し単位であり、後述するように非対称性ピリジン系ジアミンを用いることによるものとみられる。
【００７３】
既存に知られた液晶配向剤用重合体分野において非対称性ピリジン系ジアミンまたはこれに由来する繰り返し単位に対する構成およびそれに伴う効果を全く認知していないという点から前記化学式５の繰り返し単位とその前駆体であるジアミン化合物は新規なものとみられる。
【００７４】
また、前記化学式５は、下記化学式５−１から化学式５−３で表される作用基を含むことができる。
【００７５】
［化学式５−１］
【化１６】
0006866555.tif 000017
［化学式５−２］
【化１７】
0006866555.tif 000018
［化学式５−３］
【化１８】
0006866555.tif 000019
【００７６】
前記化学式５−１から化学式５−３で、Ｑ１からＱ４、Ｒ１３は前記化学式５で前述した内容を含む。
【００７７】
このように、前記化学式５は、前記化学式５−１から化学式５−３で表される作用基を含むことによって、前記一実施形態の液晶配向剤用重合体が適用された液晶ディスプレイ素子が高い電圧保持率および液晶配向性を実現することができる。
【００７８】
より具体的には、前記化学式５は、下記化学式５−４から化学式５−６で表される作用基を含むことができる。
【００７９】
［化学式５−４］
【化１９】
0006866555.tif 000020
［化学式５−５］
【化２０】
0006866555.tif 000021
［化学式５−６］
【化２１】
0006866555.tif 000022
【００８０】
前記液晶配向剤用重合体を製造する方法の例が大きく限定されず、例えば、下記化学式１１のヘテロ芳香族化合物を下記化学式１２の芳香族化合物と反応させて下記化学式１３の化合物を製造する段階；前記化学式１３の化合物を還元させて下記化学式１４のジアミンを製造する段階；前記化学式１４のジアミンをテトラカルボン酸あるいはその無水物と反応させる段階を含む液晶配向剤用重合体の製造方法を用いることができる。
【００８１】
［化学式１１］
【化２２】
0006866555.tif 000023
【００８２】
前記化学式１１で、Ｒ２１はハロゲン元素であり、Ｒ２２は窒素酸化物作用基であり、
Ｚ１からＺ４のうちの少なくとも一つは窒素であり、残りは炭素であり、
［化学式１２］
【化２３】
0006866555.tif 000024
前記化学式１２で、Ｒ１３は水素、または炭素数１から１０のアルキル基であり、Ｒ２３はアミノ基または窒素酸化物作用基であり、
［化学式１３］
【化２４】
0006866555.tif 000025
［化学式１４］
【化２５】
0006866555.tif 000026
好ましくは、前記化学式１１で、Ｒ２１は塩素元素であり、Ｒ２２はニトロ基であり、Ｚ１またはＺ３のうちの一つは窒素であり、残りは炭素であり、Ｚ２およびＺ４は炭素であってもよい。つまり、前記化学式１１の好ましい例としては、２−クロロ−５−ニトロピリジン、２−クロロ−４−ニトロピリジンなどが挙げられる。
【００８３】
一方、前記化学式１２で、Ｒ１３は水素であり、Ｒ２３はニトロ基またはアミノ基であってもよい。つまり、前記化学式１２の好ましい例としては、パラフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミンなどが挙げられる。
【００８４】
具体的に、前記化学式１３の化合物を製造する段階では、前記化学式１１のヘテロ芳香族化合物を前記化学式１２のヘテロ芳香族化合物と反応を通じて前記化学式１３の化合物を製造することができる。具体的に前記化学式１１のヘテロ芳香族化合物に含まれているＲ２１のハロゲン元素が化学式１２のヘテロ芳香族化合物に含まれている窒素元素で置換される反応が進行されてもよい。
【００８５】
前記反応は、第３級アミン触媒により５０℃から１５０℃で１０時間から２０時間進行される条件で進行されてもよい。前記反応は、従来知られた多様な有機溶媒存在下で進行されてもよく、前記有機溶媒の具体的な例としては、エチルアセテート、テトラヒドロフラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−メチルカプロラクタム、２−ピロリドン、Ｎ−エチルピロリドン、Ｎ−ビニルピロリドン、ジメチルスルホキシド、テトラメチルウレア、ピリジン、ジメチルスルホン、ヘキサメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、３−メトキシ−Ｎ，Ｎ−ジメチルプロパンアミド、３−エトキシ−Ｎ，Ｎ−ジメチルプロパンアミド、３−ブトキシ−Ｎ，Ｎ−ジメチルプロパンアミド、１，３−ジメチル−イミダゾリジノン、エチルアミルケトン、メチルノニルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソアミルケトン、メチルイソプロピルケトン、シクロヘキサノン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジグライムまたは４−ヒドロキシ−４−メチル−２−ペンタノンなどが挙げられる。これらは単独で用いられてもおよく、混合して用いられてもよい。
【００８６】
前記窒素酸化物作用基で窒素酸化物は、窒素原子と酸素原子が結合した化合物であり、窒素酸化物作用基は、作用基内に窒素酸化物を含む作用基を意味する。前記窒素酸化物作用基の例を挙れば、ニトロ基（−ＮＯ２）などを用いることができる。
【００８７】
このように製造された前記化学式１３の化合物は、還元反応を通じて化学式１４のジアミン化合物を製造することができる。具体的に、前記化学式１３の化合物に含まれているＲ２２またはＲ２３の窒素酸化物作用基が還元条件で還元されて第１級アミノ基に還元されることによって、ジアミン化合物が合成され得る。
【００８８】
前記還元反応は、パラジウム／炭素触媒により常温で１０から１５時間進行される温和な条件で進行されてもよい。前記反応は、従来知られた多様な有機溶媒の存在下で進行されてもよく、前記有機溶媒の具体的な例としては、エチルアセテート、テトラヒドロフラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−メチルカプロラクタム、２−ピロリドン、Ｎ−エチルピロリドン、Ｎ−ビニルピロリドン、ジメチルスルホキシド、テトラメチルウレア、ピリジン、ジメチルスルホン、ヘキサメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、３−メトキシ−Ｎ，Ｎ−ジメチルプロパンアミド、３−エトキシ−Ｎ，Ｎ−ジメチルプロパンアミド、３−ブトキシ−Ｎ，Ｎ−ジメチルプロパンアミド、１，３−ジメチル−イミダゾリジノン、エチルアミルケトン、メチルノニルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソアミルケトン、メチルイソプロピルケトン、シクロヘキサノン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジグライムまたは４−ヒドロキシ−４−メチル−２−ペンタノンなどが挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、混合して用いられてもよい。
【００８９】
前記化学式１３、化学式１４に記載されたＺ１からＺ４、Ｒ１３、Ｒ２２、Ｒ２３に対する内容は、前記化学式１１および１２で前述した内容を含む。
【００９０】
前記化学式１４の化合物の具体的な例としては、下記化学式１４−１から化学式１４−３で表される化合物が挙げられる。
【００９１】
［化学式１４−１］
【化２６】
0006866555.tif 000027
［化学式１４−２］
【化２７】
0006866555.tif 000028
［化学式１４−３］
【化２８】
0006866555.tif 000029
【００９２】
前記段階を通じて製造された化学式１４のジアミンをポリアミック酸の製造に通常使用されるテトラカルボン酸あるいはその無水物、例えば、ピロメリット酸二無水物、３，３'，４，４'−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、またはシクロブタン−１，２，３，４−テトラカルボン酸二無水物、または１，３−ジメチルシクロブタン−１，２，３，４−テトラカルボン酸二無水物、またはテトラヒドロ−［３，３'−ビフラン］−２，２'，５，５'−テトラオンなどと反応させてアミック酸、アミック酸エステル、またはその混合物からなる重合体を製造することができる。
【００９３】
または必要に応じて、前記段階を通じて製造された化学式１４のジアミン以外に、一般に液晶配向剤関連分野に広く知られた多様な種類のジアミン化合物、例えば、ｐ−フェニレンジアミン、４，４−オキシジアニリン、４，４'−メチレンジアニリンなどを混合してアミック酸、アミック酸エステル、またはその混合物を製造することができる。
【００９４】
前記反応条件は、本発明が属する技術分野に知られたポリアミック酸の製造条件を参考にして適切に調節することができる。
【００９５】
前記化学式１で表される繰り返し単位または化学式２で表される繰り返し単位は、目的とする特性により適切な含有量で含まれてもよい。
【００９６】
具体的に、前記化学式１で表される繰り返し単位は、前記重合体内の繰り返し単位全体に対して０モル％から９５モル％、または１０モル％から９０モル％含まれてもよい。このような範囲内で優れたコーティング性を有する液晶配向剤用重合体を提供することができる。
【００９７】
そして、前記化学式２で表される繰り返し単位は、前記重合体内の繰り返し単位全体に対して０モル％から８０モル％、または０モル％から４０モル％、または０．１モル％から３０モル％含まれてもよい。前記化学式２で表される繰り返し単位は、光照射後、イミドに転換される過程中に塩（Ｓａｌｔｓ）を形成し、それによって分子の主鎖の結晶性に影響を与える。前記範囲を越える場合、分子鎖の重なり（ｓｔｉｃｋｉｎｇ）程度により配向安定性が低下することがある。また残留イオンによる電気的特性および長期信頼性低下に致命的になることもある。
【００９８】
液晶配向膜の製造方法
【００９９】
また、本発明は、液晶配向剤組成物を基板に塗布して塗膜を形成する段階（段階１）；前記塗膜を乾燥する段階（段階２）；前記乾燥段階直後の塗膜に光を照射するかまたはラビング処理して配向処理する段階（段階３）；および前記配向処理された塗膜を熱処理して硬化する段階（段階４）を含む、液晶配向膜の製造方法を提供する。
【０１００】
前記段階１は、前述した液晶配向剤組成物を基板に塗布して塗膜を形成する段階である。
【０１０１】
前記液晶配向剤組成物を基板に塗布する方法は特に制限されず、例えばスクリーン印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、インクジェットなどの方法が用いられ得る。
【０１０２】
そして、前記液晶配向剤組成物は、有機溶媒に溶解または分散させたものであってもよい。前記有機溶媒の具体的な例としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−メチルカプロラクタム、２−ピロリドン、Ｎ−エチルピロリドン、Ｎ−ビニルピロリドン、ジメチルスルホキシド、テトラメチルウレア、ピリジン、ジメチルスルホン、ヘキサメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、３−メトキシ−Ｎ，Ｎ−ジメチルプロパンアミド、３−エトキシ−Ｎ，Ｎ−ジメチルプロパンアミド、３−ブトキシ−Ｎ，Ｎ−ジメチルプロパンアミド、１，３−ジメチル−イミダゾリジノン、エチルアミルケトン、メチルノニルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソアミルケトン、メチルイソプロピルケトン、シクロヘキサノン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジグライム、４−ヒドロキシ−４−メチル−２−ペンタノン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテートなどが挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、混合して用いられてもよい。
【０１０３】
また、前記液晶配向剤組成物は、有機溶媒以外に他の成分を追加的に含むことができる。非制限的な例として、前記液晶配向剤組成物が塗布された時、膜厚さの均一性や表面平滑性を向上させるか、あるいは液晶配向膜と基板の密着性を向上させるか、あるいは液晶配向膜の誘電率や導電性を変化させるか、あるいは液晶配向膜の緻密性を増加させることができる添加剤が追加的に含まれてもよい。このような添加剤としては、各種溶媒、界面活性剤、シラン系化合物、誘電体または架橋性化合物などが例示され得る。
【０１０４】
前記段階２は、前記液晶配向剤組成物を基板に塗布して形成された塗膜を乾燥する段階である。
【０１０５】
前記塗膜を乾燥する段階は、塗膜の加熱、真空蒸発などの方法を利用することができ、５０℃から１５０℃、または６０℃から１４０℃で行われることが好ましい。
【０１０６】
前記段階３は、前記乾燥段階直後の塗膜に光を照射するかまたはラビング処理して配向処理する段階である。
【０１０７】
本明細書で前記「乾燥段階直後の塗膜」は、乾燥段階以降に乾燥段階以上の温度で熱処理する段階の進行なしに直ちに光照射することを意味し、熱処理以外の他の段階は付加が可能である。
【０１０８】
より具体的に、既存にポリアミック酸またはポリアミック酸エステルを含む液晶配向剤を用いて液晶配向膜を製造する場合には、ポリアミック酸のイミド化のために必須的に高温の熱処理を進行した後、光を照射する段階を含むが、前述した一実施形態の液晶配向剤を利用して液晶配向膜を製造する場合には、前記熱処理段階を含まず、直ちに光を照射して配向処理した後、配向処理された塗膜を熱処理して硬化することによって配向膜を製造することができる。
【０１０９】
そして、前記配向処理する段階で光照射は、１５０ｎｍから４５０ｎｍ波長の偏光された紫外線を照射するものであってもよい。この時、露光の強さは液晶配向剤用重合体の種類により異なり、１０ｍＪ／ｃｍ２から１０Ｊ／ｃｍ２のエネルギー、好ましくは３０ｍＪ／ｃｍ２から２Ｊ／ｃｍ２のエネルギーを照射することができる。
【０１１０】
前記紫外線としては、石英ガラス、ソダライムガラス、ソダライムフリーガラスなどの透明基板表面に誘電異方性の物質がコーティングされた基板を利用した偏光装置、微細にアルミニウムまたは金属ワイヤーが蒸着された偏光板、または石英ガラスの反射によるブルースター偏光装置などを通過または反射する方法で偏光処理された紫外線の中から選択された偏光紫外線を照射して配向処理を行う。この時、偏光された紫外線は、基板面に垂直に照射することもでき、特定の角に入射角を傾斜して照射することもできる。このような方法により液晶分子の配向能力が塗膜に付与されるようになる。
【０１１１】
また、前記配向処理する段階でラビング処理は、ラビング布を利用する方法を用いることができる。より具体的に、前記ラビング処理は、金属ローラにラビング布の織物を付けたラビングローラを回転させながら熱処理段階以降の塗膜の表面を一方向にラビングすることができる。
【０１１２】
前記段階４は、前記配向処理された塗膜を熱処理して硬化する段階である。
【０１１３】
前記配向処理された塗膜を熱処理して硬化する段階は、既存にポリアミック酸またはポリアミック酸エステルを含む液晶配向剤用重合体を利用して液晶配向膜を製造する方法においても光照射以降に実施する段階であって、液晶配向剤を基板に塗布し、光を照射する以前に、または光を照射しながら液晶配向剤をイミド化させるために実施する熱処理段階とは区分される。
【０１１４】
この時、前記熱処理は、ホットプレート、熱風循環炉、赤外線炉などの加熱手段により実施されてもよく、１５０℃から３００℃、または１８０℃から２５０℃で行われることが好ましい。
【０１１５】
一方、前記塗膜を乾燥する段階（段階２）以後に必要に応じて、前記乾燥段階直後の塗膜に乾燥段階以上の温度で熱処理する段階をさらに含むことができる。前記熱処理は、ホットプレート、熱風循環炉、赤外線炉などの加熱手段により実施されてもよく、１５０℃から２５０℃で行われることが好ましい。この過程で液晶配向剤をイミド化させることができる。
【０１１６】
つまり、前記液晶配向膜の製造方法は、前述した液晶配向剤を基板に塗布して塗膜を形成する段階（段階１）；前記塗膜を乾燥する段階（段階２）；前記乾燥段階直後の塗膜に乾燥段階以上の温度で熱処理する段階（段階３）；前記熱処理された塗膜に光を照射するかまたはラビング処理して配向処理する段階（段階４）および前記配向処理された塗膜を熱処理して硬化する段階（段階５）を含むことができる。
【０１１７】
液晶配向膜
【０１１８】
また、本発明は、前述した液晶配向膜の製造方法により製造された液晶配向膜を提供する。
【０１１９】
具体的に、前記液晶配向膜は、前記一実施形態の液晶配向剤組成物の配向硬化物を含むことができる。前記配向硬化物とは、前記一実施形態の液晶配向剤組成物の配向工程および硬化工程を経て得られる物質を意味する。
【０１２０】
前記液晶配向膜厚さが大きく限定されるのではないが、例えば、０．０１μｍから１０００μｍ範囲内で自由に調節可能である。前記液晶配向膜厚さが特定の数値分が増加したり減少する場合、液晶配向膜で測定される物性も一定の数値分が変化することができる。
【０１２１】
前述のように、前記化学式１で表される繰り返し単位、または前記化学式２で表される繰り返し単位を含む第１繰り返し単位；および前記化学式３で表される繰り返し単位を含む第２繰り返し単位；を含む重合体を含む液晶配向剤組成物を利用すれば、膜強度向上による耐久性が強化された液晶配向膜を製造することができる。
【０１２２】
液晶表示素子
【０１２３】
また、本発明は、前述した液晶配向膜を含む液晶表示素子を提供する。
【０１２４】
前記液晶配向膜は、公知の方法により液晶セルに導入されてもよく、前記液晶セルは、同様に公知の方法により液晶表示素子に導入されてもよい。前記液晶配向膜は、前記他の実施形態の液晶配向剤組成物から製造されて優れた諸般物性と共に優れた安定性を実現することができる。具体的に、高温、低周波数で高い電圧保持率を有することができるため、電気的特性に優れ、コントラスト比（ｃｏｎｔｒａｓｔ  ｒａｔｉｏ）の性能低下やイメージスティッキング（残像）現像が減少し、膜強度にも優れた液晶表示素子を提供することができる。
【発明の効果】
【０１２５】
本発明によれば、優れた配向性、電気的特性を示すと同時に、向上した耐久性を有する液晶配向膜を形成するための液晶配向剤組成物、これを利用した液晶配向膜の製造方法、およびこれを利用した液晶配向膜および液晶表示素子が提供され得る。
【発明を実施するための形態】
【０１２６】
発明を下記の実施例でより詳細に説明する。ただし、下記の実施例は、本発明を例示するものに過ぎず、本発明の内容が下記の実施例により限定されるのではない。
【０１２７】
＜製造例：ジアミンの製造＞
【０１２８】
製造例１
【化２９】
0006866555.tif 000030
【０１２９】
１８．３ｇ（１００ｍｍｏｌ）の２−クロロ−５−ニトロピリジン（２−ｃｈｌｏｒｏ−５−ｎｉｔｒｏｐｙｒｉｄｉｎｅ、化合物１）、１２．５ｇ（９８．６ｍｍｏｌ）のパラフェニレンジアミン（ｐ−ＰＤＡ、化合物２）を２００ｍＬのジメチルスルホキシド（Ｄｉｍｅｔｈｙｌｓｕｌｆｏｘｉｄｅ、ＤＭＳＯ）に完全に溶かした後、２３．４ｇ（２００ｍｍｏｌ）のトリエチルアミン（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ、ＴＥＡ）を添加し、常温で１２時間攪拌した。反応が終結すると反応物を５００ｍＬの水が入っている容器に投入し、１時間攪拌した。これを濾過して得た固体を２００ｍＬの水と２００ｍＬのエタノールで洗浄して１６ｇ（６１．３ｍｍｏｌ）の化合物３を合成した。（収率：６０％）
【０１３０】
【化３０】
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【０１３１】
前記化合物３をエチルアセテート（ｅｔｈｙｌ  ａｃｅｔａｔｅ、ＥＡ）とＴＨＦを１：１に混合した２００ｍＬ溶液に溶かした後、０．８ｇのパラジウム（Ｐｄ）／炭素（Ｃ）を投入して水素環境下で１２時間攪拌した。反応終了後、セライトパッドで濾過した濾液を濃縮して１１ｇの化合物４ジアミンを製造した。（収率：８９％）
【０１３２】
製造例２
【化３１】
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【化３２】
0006866555.tif 000033
【０１３３】
前記パラフェニレンジアミン（ｐ−ＰＤＡ、化合物２）の代わりにメタフェニレンジアミン（ｍ−ＰＤＡ）を用いたことを除いては、前記製造例１と同様な方法で製造例２のジアミンを製造した。
【０１３４】
製造例３
【化３３】
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【化３４】
0006866555.tif 000035
【０１３５】
前記２−クロロ−５−ニトロピリジン（２−ｃｈｌｏｒｏ−５−ｎｉｔｒｏｐｙｒｉｄｉｎｅ、化合物１）の代わりに２−クロロ−４−ニトロピリジン（２−ｃｈｌｏｒｏ−４−ｎｉｔｒｏｐｙｒｉｄｉｎｅ）を用いたことを除いては、前記製造例１と同様な方法で製造例３のジアミンを製造した。
【０１３６】
＜実施例：液晶配向剤組成物の製造＞
【０１３７】
実施例１
【０１３８】
前記製造例１で製造されたジアミン１．４０８ｇ（７ｍｍｏｌ）とＮ，Ｏ−ビス−（トリメチルシリル）−トリフルオロアセトアミド（Ｎ，Ｏ−Ｂｉｓ−（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ）−ｔｒｉｆｌｕｏｒｏａｃｅｔａｍｉｄｅ）１．８ｇを無水Ｎ−メチルピロリドン（ａｎｈｙｄｒｏｕｓ  Ｎ−ｍｅｔｈｙｌ  ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ：ＮＭＰ）１５．３７ｇに入れて常温で４時間攪拌して完全に溶かした。
【０１３９】
そして、シクロブタン−１，２，３，４−テトラカルボン酸二無水物（Ｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅ−１，２，３，４−ｔｅｔｒａｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ  ｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ、ＣＢＤＡ）１．３０４ｇ（６．６５ｍｍｏｌ）を前記溶液に添加し、常温で２０時間攪拌して、液晶配向剤組成物を製造した。
【０１４０】
この時、液晶配向剤組成物内にポリアミック酸シリルエステル単位の比率が繰り返し単位全体を基準に５０モル％であった。
【０１４１】
実施例２
【０１４２】
前記Ｎ，Ｏ−ビス−（トリメチルシリル）−トリフルオロアセトアミド（Ｎ，Ｏ−Ｂｉｓ−（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ）−ｔｒｉｆｌｕｏｒｏａｃｅｔａｍｉｄｅ）を１．６８４ｇに添加したことを除いては、前記実施例１と同様な方法で液晶配向剤組成物を製造した。
【０１４３】
この時、液晶配向剤組成物内にポリアミック酸シリルエステル単位の比率が繰り返し単位全体を基準に４５モル％であった。
【０１４４】
実施例３
【０１４５】
前記製造例１で製造されたジアミンの代わりに製造例２で製造されたジアミンを用いたことを除いては、前記実施例１と同様な方法で液晶配向剤組成物を製造した。
【０１４６】
実施例４
【０１４７】
前記製造例１で製造されたジアミンの代わりに製造例３で製造されたジアミンを用いたことを除いては、前記実施例１と同様な方法で液晶配向剤組成物を製造した。
【０１４８】
＜比較例：液晶配向剤組成物の製造＞
【０１４９】
比較例１
【０１５０】
前記Ｎ，Ｏ−ビス−（トリメチルシリル）−トリフルオロアセトアミド（Ｎ，Ｏ−Ｂｉｓ−（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ）−ｔｒｉｆｌｕｏｒｏａｃｅｔａｍｉｄｅ）を添加しないことを除いては、前記実施例１と同様な方法で液晶配向剤組成物を製造した。
【０１５１】
比較例２
【０１５２】
前記製造例１で製造されたジアミンの代わりに下記化学式Ａで表される６−（４−アミノフェニル）ピリジン−３−アミン［６−（４−ａｍｉｎｏｐｈｅｎｙｌ）ｐｙｒｉｄｉｎ−３−ａｍｉｎｅ］を用いたことを除いては、前記実施例１と同様な方法で液晶配向剤組成物を製造した。
【０１５３】
［化学式Ａ］
【化３５】
0006866555.tif 000036
【０１５４】
比較例３
【０１５５】
前記製造例１で製造されたジアミンの代わりに下記化学式Ｂで表される４，４'−ジアミノジフェニルアミン［４，４'−ｄｉａｍｉｎｏｄｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ］を用いたことを除いては、前記実施例１と同様な方法で液晶配向剤組成物を製造した。
【０１５６】
［化学式Ｂ］
【化３６】
0006866555.tif 000037
【０１５７】
＜実験例：実施例および比較例で得られた液晶配向剤組成物の物性測定＞
【０１５８】
前記実施例および比較例で得られた液晶配向剤組成物を利用して液晶配向セルを製造し、液晶配向セルからそれぞれの物性を下記方法で測定し、その結果を表１に示した。
【０１５９】
具体的に、２．５ｃｍｘ２．７ｃｍの大きさを有する四角形ガラス基板上に厚さ６０ｎｍ、面積１ｃｍｘ１ｃｍのＩＴＯ電極がパターン化された電圧保持率（ＶＨＲ）用上／下基板のそれぞれにスピンコーティング方式で前記実施例および比較例で得られた液晶配向剤組成物を塗布した。次に、液晶配向剤組成物が塗布された基板を約８０のホットプレート上に置いて２分間乾燥して溶媒を蒸発させた。このように得られた塗膜を配向処理するために、上／下板のそれぞれの塗膜に線偏光子付き露光器を利用して２５４ｎｍの紫外線を０．２５Ｊ／ｃｍ２の露光量で照射した。以降、配向処理された上／下板を約２３０℃のオーブンで１５分間焼成（硬化）して膜厚さ０．１μｍの塗膜を得た。以降、４．５μｍの大きさのボールスペーサが含浸されたシーリング剤（ｓｅａｌｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）を液晶注入口を除いた上板の周縁に塗布した。そして、上板および下板に形成された配向膜が互いに対向しながら、配向方向が互いに並んでいるように整列させた後、上下板を合着し、シーリング剤をＵＶおよび熱硬化することによって空セルを製造した。そして、前記空セルに液晶を注入し、注入口をシーリング剤で密封して、液晶配向セルを製造した。
【０１６０】
１．液晶配向特性評価
【０１６１】
前記製造した液晶配向セルの上板および下板に偏光板を互いに垂直になるように付着した。そして、偏光板付き液晶配向セルを明るさ７，０００ｃｄ／ｍ２のバックライト上に置いて肉眼で光漏れを観察した。この時、液晶配向膜の配向特性に優れ、液晶をよく配列させれば互いに垂直に付着された上下の平光板により光が通過せず、不良なしに暗く観察される。このような場合の配向特性を「良好」、液晶流れの跡や輝点のような光漏れが観察されると「不良」と評価し、その結果を下記表１に示した。
【０１６２】
２．電圧保持率（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｈｏｌｄｉｎｇ  Ｒａｔｉｏ、ＶＨＲ）
【０１６３】
前記液晶配向セルに対して、測定装備でＴＯＹＯ  ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの６２５４Ｃ装備を用い、１Ｈｚ、６０℃温度で電圧保持率を測定し、その結果を下記表１に示した。
【０１６４】
３．ＡＣ残像
【０１６５】
液晶セルの上板および下板に偏光板を互いに垂直になるように付着した。前記偏光板が付着された液晶セルを７，０００ｃｄ／ｍ２のバックライト上に付着し、ブラック状態の輝度を輝度明るさ測定装備であるＰＲ−８８０装備を利用して測定した。そして、前記液晶セルを常温で交流電圧５Ｖで２４時間駆動した。以降、液晶セルの電圧をオフした状態で前述と同様にブラック状態の輝度を測定した。液晶セルの駆動前測定された初期輝度（Ｌ０）と駆動後測定された後輝度（Ｌ１）間の差を初期輝度（Ｌ０）値で割って１００をかけて輝度変動率を計算した。このように計算された輝度変動率は０％に近いほど配向安定性に優れていることを意味する。このような輝度変化率の測定結果を通じて残像水準を評価し、その結果を下記表１に示した。
【０１６６】
４．長期信頼性
【０１６７】
前記製造された配向セルに対して、８０℃で時間経過による輝点発現テストを進行し、下記基準により長期信頼性を評価し、その結果を下記表１に示した。
＊偶数：１００時間超過時にも輝点未発現
＊不良：１００時間以内で輝点発現
【０１６８】
５．イミド化転換率（％）
【０１６９】
前記実施例および比較例の液晶配向剤組成物から得られた液晶配向膜に対して、ＡＴＲ法でＦＴ−ＩＲスペクトルを測定し、前記配向膜に含まれている重合体分子内イミド構造比率を測定した。
【０１７０】
【表１】
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【０１７１】
前記表１に示すように、製造例１から３で得られた特定構造のジアミンから合成された重合体を利用して得られた実施例の液晶配向セルは、配向特性および残像特性に優れ、電圧保持率（ＶＨＲ）が７７％以上（７７％から７９％）に高く、同時に優れた長期信頼性を有すると示されて優れた電気的特性および耐久性を実現することができる。
【０１７２】
また、前記実施例の液晶配向セルの場合、重合体のイミド化転換率が９７％から９８％に非常に高くてポリイミド液晶配向膜製造に適したことが確認された。
【０１７３】
反面、比較例１の液晶配向剤は、Ｎ，Ｏ−ビス−（トリメチルシリル）−トリフルオロアセトアミドのようなシリル化添加剤が含まれていないため、１００時間以内で長期放置時、輝点が発現するなど長期信頼性が不良であることを確認することができた。
【０１７４】
一方、比較例２および比較例３の液晶配向剤は、製造例１から３のような構造のジアミンが含まれておらず、電圧保持率（ＶＨＲ）が５６％、７２％に実施例に比べて非常に低いため、電気的特性が減少することを示すことを確認することができた。