KR102153291B1 - 액정 배향제, 이를 이용한 액정 표시 소자 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

액정 배향막을 포함하지 않는 액정 표시 소자에 사용되는 액정 배향제로서,
상기 액정 배향제는 친수성 작용기를 갖는 친수성 중합체 (A) 와 소수성 중합체 (B) 를 공중합하여 얻어지는 혼성 공중합체를 포함하고,
상기 혼성 공중합체는 골격을 형성하는 주사슬과, 상기 주사슬에 연결된 곁사슬로 이루어지고,
상기 주사슬은 상기 친수성 중합체 (A) 및 소수성 중합체 (B) 로 이루어지며, 상기 곁사슬은 상기 소수성 중합체 (B) 로부터 유래된 소수성 곁사슬로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 액정 배향제.

Description

액정 배향제, 이를 이용한 액정 표시 소자 및 이의 제조 방법 {LIQUID CRYSTAL ALIGNING AGENT, LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING THE SAME AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 혼성 공중합체를 포함하는 액정 배향제, 이를 이용한 액정 표시 소자 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액정 표시 소자의 제조시에 액정 분자의 배향을 위해 사용되고, 혼성 공중합체를 포함하는 액정 배향제, 이를 이용한 액정 표시 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

액정 표시 장치(liquid crystal display)는 액정의 광투과율을 이용하여 영상을 표시하는 액정 표시 소자(liquid crystal display device)와 광을 제공하는 백라이트 어셈블리(backlight assembly)로 구성된다. 액정 표시 소자는 일반적으로 TFT 어레이 기판, TFT 어레이(array) 기판과 대향하는 컬러 필터(color filter) 기판 및 TFT 어레이 기판과 컬러 필터 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 액정층에 전압이 인가되면 형성된 전계에 따라 액정 분자들의 배열이 변화되고, 이에 따라 액정층을 통과한 입사광들의 위상차가 발생하여 빛이 투과되어 영상이 표시된다.

고분자 재료 등의 유기 재료로 이루어지는 막은 형성의 용이함이나 절연 성능 등이 주목받아, 전자 디바이스에 있어서 층간 절연막이나 보호막 등으로서 널리 사용되고 있다. 표시 디바이스로서 잘 알려진 액정 표시 소자에서는, 유기 재료로 이루어지는 유기막이 액정 배향막으로서 사용되고 있다.

또, 최근에는 액정 표시 소자가 고기능화되어, 그 이용 범위가 점점 확대되는 가운데, 액정 배향막에는 액정 표시 소자의 표시 불량을 억제하여 높은 표시 품위를 실현하기 위한 성능이나 신뢰성도 요구되고 있다.

현재, 공업적으로 이용되고 있는 주된 액정 배향막은, 내구성이 우수하고, 액정의 프레틸트각의 제어에 적합한 폴리이미드계 유기막이 널리 사용되고 있다. 이 폴리이미드계 유기막으로 이루어지는 액정 배향막은, 폴리이미드 전구체인 폴리아미드산 및/또는 폴리아미드산을 이미드화한 폴리이미드 용액을 포함하는 조성물인 액정 배향 처리제로 형성된다.

하지만, 기존 배향막 공정은 폴리이미드 용액 또는 폴리이미드 전구체인 폴리아미드산 용액으로 이루어지는 액정 배향 처리제를 액정 주입 전 어레이 및 컬러 필터 기판 각각에 박막 형태로 도포하고, 통상적으로 200 ℃ ～ 300 ℃ 정도의 높은 온도에서 소성하는 공정을 거치게 되어 복잡하고 많은 시간이 소요되게 되는 단점이 있다 (특허문헌 1 참조).

또한, 양친성 블록공중합체를 이용하여 폴리이미드 배향막이 없는 액정 표시 소자가 제안되었으나, 양친성 블록공중합체는 상대적으로 낮은 분자량을 가지고 있어, 폴리이미드 배향막을 포함하는 액정 표시 소자에 비하여 배향성, 전기광학 특성 및 신뢰성의 측면에서 한계가 있다 (특허문헌 2 참조).

일본 공개특허공보 평09-278724호 등록특허 제10-1675936호

본 발명은, 혼성 공중합체를 이용하여 폴리이미드 배향막 없이 표시 특성을 구현할 수 있으며, 저원가 및 고속 응답 가능한 액정 표시 소자 및 이의 제조 방법을 제공하고, 액정층의 액정 분자들을 균일하게 배열하는 액정 배향제를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 연구를 거듭한 결과, 친수성 중합체 (A) 와 소수성 중합체 (B) 를 공중합하여 얻어지는 혼성 공중합체를 포함하는 액정 배향제를 사용하여 제조한 액정 표시 소자를 제조하였을 때, 상기 과제를 해결할 수 있다는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명은 이하의 요지를 갖는 것이다.

[1] 액정 배향막을 포함하지 않는 액정 표시 소자에 사용되는 액정 배향제로서, 상기 액정 배향제는 친수성 중합체 (A) 와 상기 소수성 중합체 (B) 를 공중합하여 얻어지는 혼성 공중합체를 포함하고, 상기 혼성 공중합체는 골격을 형성하는 주사슬과, 상기 주사슬에 연결된 곁사슬로 이루어지고, 상기 주사슬은 상기 친수성 중합체 (A) 및 소수성 중합체 (B) 로 이루어지며, 상기 곁사슬은 상기 소수성 중합체 (B) 로부터 유래된 소수성 곁사슬로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 액정 배향제.

[2] 상기 액정 표시 소자는 한 쌍의 기판과 상기 한 쌍의 기판 사이에 개재되어 있는 액정층을 포함하고, 상기 액정층은 액정과 상기 액정 배향제를 포함하고, 상기 친수성 중합체 (A) 의 친수성 작용기는 상기 한 쌍의 기판 중 어느 하나의 기판에 고정되고, 상기 소수성 중합체 (B) 로부터 유래된 소수성 곁사슬은 상기 액정을 수직 배향시키는 것을 특징으로 하는, 상기 [1] 에 기재된 액정 배향제.

[3] 상기 친수성 중합체 (A) 의 친수성 작용기는 수소결합을 통해 상기 한 쌍의 기판 중 어느 하나의 기판에 고정되는 것을 특징으로 하는, 상기 [2] 에 기재된 액정 배향제.

[4] 상기 혼성 공중합체의 분자량이 5,000 내지 16,000 인 것을 특징으로 하는, 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 액정 배향제.

[5] 상기 친수성 중합체 (A) 와 상기 소수성 중합체 (B) 의 몰비율 이 10 : 90 내지 90 : 10 인 것을 특징으로 하는, 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 액정 배향제.

[6] 상기 소수성 중합체 (B) 의 단량체는 선형 또는 고리형 구조이며, 탄소수가 2 내지 24 인 것을 특징으로 하는, 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 액정 배향제.

[7] 상기 친수성 중합체 (A) 는 아크릴산, 비닐알콜, 비닐아민, 셀룰로오스 및 키토올리고당으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 단량체로부터 유래하고, 상기 소수성 중합체 (B) 는 알킬(메트)아크릴레이트, 알킬-4-비닐벤조에이트, 스티렌 및 ε-카프로락톤으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 단량체로부터 유래하는 것을 특징으로 하는, 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 액정 배향제.

[8] 액정 배향막을 포함하지 않는 액정 표시 소자로서, 상기 액정 표시 소자는 한 쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판 사이에 개재되어 있는 액정층을 포함하고, 상기 액정층은 액정과 액정 배향제를 포함하고, 상기 액정 배향제는 친수성 중합체 (A) 와 소수성 중합체 (B) 를 공중합하여 얻어지는 혼성 공중합체를 포함하고, 상기 혼성 공중합체는 골격을 형성하는 주사슬과, 상기 주사슬에 연결된 곁사슬로 이루어지고, 상기 주사슬은 상기 친수성 중합체 (A) 및 상기 소수성 중합체 (B) 로 이루어지며, 상기 곁사슬은 상기 소수성 중합체 (B) 로부터 유래된 곁사슬로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 액정 표시 소자.

[9] 상기 친수성 중합체 (A) 의 친수성 작용기는 상기 한 쌍의 기판 중 어느 하나의 기판에 고정되고, 상기 소수성 중합체 (B) 로부터 유래된 소수성 곁사슬은 상기 액정을 수직 배향시키는 것을 특징으로 하는, 상기 [8] 에 기재된 액정 표시 소자.

[10] 상기 친수성 중합체 (A) 의 친수성 작용기는 수소결합을 통해 상기 한 쌍의 기판 중 어느 하나의 기판에 고정되는 것을 특징으로 하는, 상기 [9] 에 기재된 액정 표시 소자.

[11] 상기 혼성 공중합체의 분자량이 5,000 내지 16,000 인 것을 특징으로 하는, 상기 [8] 에 기재된 액정 표시 소자.

[12] 상기 친수성 중합체 (A) 와 상기 소수성 중합체 (B) 의 비율이 10 : 90 내지 90 : 10 인 것을 특징으로 하는, 상기 [8] 에 기재된 액정 표시 소자.

[13] 상기 소수성 중합체 (B) 의 단량체는 선형 또는 고리형 구조이며, 탄소수가 2 내지 24 인 것을 특징으로 하는, 상기 [8] 에 기재된 액정 표시 소자.

[14] 상기 친수성 중합체 (A) 는 아크릴산, 비닐알콜, 비닐아민, 셀룰로오스 및 키토올리고당으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 단량체로부터 유래하고, 상기 소수성 중합체 (B) 는 알킬(메트)아크릴레이트, 알킬-4-비닐벤조에이트, 스티렌 및 ε-카프로락톤으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 단량체로부터 유래하는 것을 특징으로 하는, 상기 [8] 에 기재된 액정 표시 소자.

[15] 상기 액정층은 액정 100 중량부에 대하여 혼성 공중합체를 0.01 내지 2 중량부 로 포함하는 것을 특징으로 하는, 상기 [8] 에 기재된 액정 표시 소자.

[16] (1) 액정에 친수성 중합체 (A) 와 소수성 중합체 (B) 를 공중합하여 얻어지는 혼성 공중합체를 포함하는 액정 배향제를 첨가하여 혼성 공중합체-액정 혼합물을 제조하는 단계; (2) 한 쌍의 기판 중 적어도 하나의 기판의 일면에 상기 혼성 공중합체-액정 혼합물을 도포하는 단계; (3) 상기 한 쌍의 기판 사이에 상기 혼성 공중합체-액정 혼합물이 위치하도록, 두 기판을 합착하는 단계; 및 (4) 합착된 기판에 UV 를 조사한 후, 열처리하고 상온으로 냉각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 상기 [8] 내지 [15] 중 어느 하나에 기재된 액정 표시 소자의 제조 방법.

[17] 상기 단계 (4) 에서 UV 조사는 1.5 내지 4.5 J/cm2 의 조사량으로 1 내지 45 분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는, 상기 [16] 에 기재된 액정 표시 소자의 제조 방법.

[18] 상기 단계 (4) 에서 열처리는 50 내지 150 ℃ 에서 30 내지 120 분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는, 상기 [16] 에 기재된 액정 표시 소자의 제조 방법.

본 발명에 따른 혼성 공중합체를 포함하는 액정 배향제, 이를 이용한 액정 표시 소자 및 이의 제조 방법은 폴리이미드 배향막 없이 액정 분자들의 우수한 배향성, 전기 광학 특성 및 신뢰성을 구현할 수 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 혼성 공중합체의 구조를 나타낸다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 소자의 모식도를 나타낸다.
도 3 은 혼성 공중합체의 종류에 따른 액정 표시 소자와 초순수의 접촉각을 나타낸다.
도 4 는 혼성 공중합체의 종류에 따른 백라이트가 켜진 상태에서 전압 인가가 되지 않은 액정 표시 소자의 블랙 화면을 나타낸다.
도 5 는 혼성 공중합체의 종류에 따른 액정 표시 소자의 투과율 곡선을 나타낸다.
도 6 은 혼성 공중합체의 종류에 따른 액정 표시 소자의 하강 시간 곡선을 나타낸다.
도 7 은 혼성 공중합체의 종류에 따른 전압을 인가하지 않은 액정 표시 소자(black)와 전압을 인가한 액정 표시 소자(white) 전체의 블랙 화면을 나타낸다.
도 8 은 혼성 공중합체의 분자량에 따른 백라이트가 켜진 상태에서 전압 인가가 되지 않은 액정 표시 소자의 블랙 화면을 나타낸다.
도 9 는 혼성 공중합체의 분자량에 따른 액정 표시 소자의 투과율 곡선이다.
도 10 은 혼성 공중합체의 분자량에 따른 액정 표시 소자의 하강 시간 곡선을 나타낸다.
도 11 은 혼성 공중합체의 구조에 따른 액정 표시 소자와 초순수의 접촉각을 나타낸다.
도 12 는 혼성 공중합체의 구조에 따른 백라이트가 켜진 상태에서 전압 인가가 되지 않은 액정 표시 소자의 블랙 화면을 나타낸다.
도 13 은 혼성 공중합체의 구조에 따른 액정 표시 소자의 투과율 곡선을 나타낸다.
도 14 는 혼성 공중합체의 구조에 따른 액정 표시 소자의 하강 시간 곡선을 나타낸다
도 15 는 혼성 공중합체의 농도에 따른 백라이트가 켜진 상태에서 전압 인가가 되지 않은 액정 표시 소자의 블랙 화면을 나타낸다.

이하, 본 발명의 예시된 실시 형태 (이하, 「실시 형태」 라고 약기한다.) 에 대해, 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은, 이하의 실시 형태로 한정되는 것이 아니고, 그 요지의 범위 내에서 여러 가지 변형하여 실시할 수 있다.

또한, 본 명세서에 있어서, 「내지」 라는 표현을 사용한 경우, 그 전후의 수치 또는 물리값을 포함하는 의미로 사용하는 것으로 한다.

Ⅰ. 액정 배향제

본 발명의 액정 배향제는 혼성 공중합체를 포함하며, 혼성 공중합체는 친수성 중합체 (A) 와 소수성 중합체 (B) 를 공중합하여 얻어진다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 혼성 공중합체(140)는 골격을 형성하는 주사슬(141)과, 주사슬에 연결된 곁사슬(142)로 이루어지며, 주사슬은 친수성 중합체 (A) 및 소수성 중합체 (B) 로 이루어지며, 곁사슬은 소수성 중합체 (B) 로부터 유래된 소수성 곁사슬로 이루어진다.

본 발명의 액정 배향제는 액정 배향막을 포함하지 않는 액정 표시 소자에 사용되며, 액정 표시 소자는 한 쌍의 기판과 한 쌍의 기판 사이에 개재되어 있는 액정층을 포함하며, 액정층은 액정과 본 발명에 따른 액정 배향제를 포함한다.

액정 표시 소자에서 사용되는 기판으로는 투명성이 높은 기판이면 특별히 한정되지 않고, 유리 기판, 질화규소 기판, 아크릴 기판이나 폴리카보네이트 기판 등의 플라스틱 기판 등을 사용할 수 있고, 액정 구동을 위한 ITO 전극 등이 형성된 기판을 사용하는 것이 바람직하고, ITO 전극 등이 형성된 TFT 어레이 기판 및 컬러 필터 기판을 사용하는 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 하나의 구현 예에 따르면, 도 2 에 도시된 바와 같이, 액정 표시 소자(100)는 기판(111), 컬러 필터(112) 및 공통전극(113)으로 이루어진 컬러 필터 기판(110)과 기판(121), 절연막(122), 화소 전극(123) 및 데이터 배선(124)으로 이루어진 TFT 어레이 기판(120) 을 포함할 수 있고, 컬러 필터 기판(110)과 TFT 어레이 기판(120) 사이에 혼성 공중합체(140), 액정(130), 쇼트(150) 및 봉지제(160) 를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 혼성 공중합체(140)에서, 친수성 중합체 (A) 의 친수성 작용기는 액정 표시 소자 중 적어도 한 쌍의 기판 중 어느 하나의 기판, 예를 들어, 도 2 의 컬러 필터 기판(110)의 공통전극(113) 또는 TFT 어레이 기판(120)의 화소 전극(123)에 고정되어, 혼성 공중합체를 기판상에 고정시킬 수 있다. 본 발명의 하나의 구현 예에 따르면, 친수성 중합체 (A) 의 친수성 작용기는 수소 결합을 통해 액정 표시 소자 중 적어도 한 쌍의 기판 중 어느 하나의 기판에 고정될 수 있다.

본 발명에 따른 혼성 공중합체에서 소수성 중합체 (B) 로부터 유래된 소수성 곁사슬(142)은 액정 표시 소자에 전압이 인가되지 않은 상태에서 액정(130)을 수직으로 배향시킬 수 있다.

본 발명에 따른 혼성 공중합체의 분자량은, 액정 표시 소자의 배향성을 고려하여, GPC (Gel Permeation Chromatography) 법으로 측정한 수 평균 분자량이 5,000 내지 16,000 인 것이 바람직하고, 7,000 내지 14,000 인 것이 보다 바람직하다.

혼성 공중합체의 분자량이 5,000 미만인 경우에는 액정 표시 소자의 장기 구동시 신뢰성이 저하되며, 혼성 공중합체의 분자량이 16,000 초과하는 경우에는 점도가 증가하는 문제점이 있다.

혼성 공중합체의 분자량은 혼성 공중합체의 제조 과정에서 라디칼 중합시간을 조절하여 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 혼성 공중합체의 친수성 중합체 (A) 와 소수성 중합체 (B) 의 몰비율은, 액정 표시 소자의 배향성 및 전기광학 특성을 고려하여, 10 : 90 내지 90 : 10 인 것이 바람직하고, 15 : 85 내지 85 : 15 인 것이 보다 바람직하다.

친수성 중합체 (A) 와 소수성 중합체 (B) 의 몰비율이 10 미만 : 90 초과인 경우에는 혼성 공중합체와 기판 사이의 접착력이 약해져 기판과 혼성 공중합체의 고정이 어렵고, 친수성 중합체 (A) 와 소수성 중합체 (B) 의 몰비율이 90 초과 : 10 미만인 경우에는 혼성 공중합체를 포함하는 액정 배향제가 액정층에 용해되기 어렵고, 액정 분자를 배향시키는 배향력이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명에 따른 혼성 공중합체의 소수성 중합체 (B) 의 단량체는 액정 표시 소자의 배향성 및 전기광학 특성을 고려하여, 탄소수가 2 내지 24 인 선형 또는 고리형 구조를 포함하는 것이 바람직하고, 탄소수가 6 내지 18 인 선형 또는 고리형 구조를 포함하는 것이 보다 바람직하다.

혼성 공중합체의 소수성 중합체 (B) 의 단량체의 탄소수가 2 미만인 경우에는 액정 분자를 배향시키는 배향력이 저하되는 문제점이 있고, 탄소수가 24 초과인 경우에는 분자량이 증가해 점도가 증가하는 문제점이 있다.

본 발명에 따른 혼성 공중합체의 친수성 중합체 (A) 는 액정 표시 소자 중 적어도 한 쌍의 기판 중 어느 하나의 기판에 고정될 수 있도록, 극성 작용기를 갖는 단량체로부터 유래된 것이 바람직하다. 예를 들면, 아크릴산, 비닐알콜, 비닐아민, 셀룰로오스 및 키토올리고당으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 단량체로부터 유래될 수 있고, 아크릴산 또는 비닐알콜로부터 유래된 것이 보다 바람직하다.

본 발명에 따른 혼성 공중합체의 소수성 중합체 (B) 는 액정 분자의 배향성을 고려하여, 알킬(메트)아크릴레이트, 알킬-4-비닐벤조에이트, 스티렌 및 ε-카프로락톤으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 단량체로부터 유래되는 것이 바람직하며, 알킬(메트)아크릴레이트 또는 알킬-4-비닐벤조에이트로부터 유래되는 것이 보다 바람직하다. 알킬(메트)아크릴레이트에서 알킬기의 탄소수는 2 내지 24 이며, 알킬-4-비닐벤조에이트에서 알킬기의 탄소수는 2 내지 24 인 것이 특히 바람직하다.

Ⅱ. 액정 표시 소자

본 발명의 액정 배향제를 사용하여 제조된 액정 표시 소자는, 액정 배향막을 포함하지 않는 것을 특징으로 한다. 이로 인해, 별도의 액정 배향막을 포함하여 복잡하고 많은 시간이 소요되는 제조 공정을 거치는 종래의 액정 표시 소자에 비해, 본 발명에 따른 액정 배향제를 사용하여 제조된 액정 표시 소자는 제조 공정이 비교적 단순하고, 액정 배향성, 전기광학 특성 및 신뢰성이 우수한 것이 되어, 별도의 폴리이미드 배향막을 포함하지 않는 액정 표시 소자로서 이용될 수 있다.

본 발명의 액정 표시 소자는 한 쌍의 기판과, 이들 사이에 개재되어 있는 액정층을 포함하고, 액정층은 액정과 앞서 기술한 <Ⅰ. 액정 배향제> 를 포함한다.

본 발명에 따른 액정 표시 소자의 액정층에서 혼성 공중합체의 함량은 액정 표시 소자의 배향성을 고려하여, 액정 100 중량부에 대하여 혼성 공중합체를 0.01 내지 2.0 중량부인 것이 바람직하고, 0.05 내지 1.0 중량부인 것이 보다 바람직하다.

액정층에 존재하는 액정 배향제의 함량이 0.01 중량부 미만인 경우에는 액정 분자를 배향시키는 배향력이 저하되는 문제점이 있고, 액정층에 존재하는 액정 배향제의 함량이 2.0 중량부 초과인 경우에는 액정층에서 액정 배향제의 응집(aggregation) 현상이 발생하여 상 분리(phase separation)가 일어날 수 있다.

Ⅲ. 액정 표시 소자의 제조 방법

액정 표시 소자의 제조 방법은 특별히 한정되지 않으며, 액정 표시 소자 중 적어도 한 쌍의 기판 중 적어도 하나의 기판의 일면에 스페이서를 배치하여, 다른 한쪽의 기판을 합착하여 제작한 액정 표시 소자 내를 감압한 후 액정을 주입하는 진공주입법(vacuum filling), 스페이서를 배치한 한 쌍의 기판 중 적어도 하나의 기판에 액정을 적하한 후 기판을 첩합하여 봉지를 실시하는 액정 적하법(one drop filling, ODF) 등을 예시할 수 있고, 액정 적하법으로 액정 표시 소자를 제조하는 것이 바람직하다.

본 발명의 <Ⅱ. 액정 표시 소자> 는 다음과 같은 단계에 따라 제조될 수 있다.

먼저, 본 발명에 따른 <Ⅰ. 액정 배향제> 를 액정에 첨가하여 혼성 공중합체-액정 혼합물을 제조한다. 여기서, 60 내지 80 ℃ 의 온도에서 5 내지 60 분 동안 스터링(stirring)하여 혼성 공중합체-액정 혼합물을 제조할 수 있고, 바람직하게 65 내지 75 ℃ 의 온도에서 10 내지 30 분 동안 스터링하여 혼성 공중합체-액정 혼합물을 제조할 수 있다.

다음으로, 한 쌍의 기판 중 적어도 하나의 기판의 일면에 혼성 공중합체-액정 혼합물을 도포한다. 여기서, 혼성 공중합체-액정 혼합물을 도포하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 플렉소 인쇄, 잉크젯법, 모세관 현상을 이용하여 도포하는 방법 등을 이용할 수 있다.

다음으로, 한 쌍의 기판 사이에 혼성 공중합체-액정 혼합물이 위치하도록, 혼성 공중합체-액정 혼합물이 도포된 면을 내측으로 하여 한 쌍의 기판을 합착한다. 여기서, 후속되는 단계에서 활성 에너지선 및 열 중 적어도 일방에 의해 경화되는 경화형 실런트가 한 쌍의 기판 사이에 배치되어 있으며, 활성 에너지선의 조사 및 가열 중 적어도 일방에 의해 한 쌍의 기판을 봉지시키는 공정을 거쳐 제조될 수 있고, 활성 에너지선으로는 자외선(UV)이 바람직하다.

마지막으로, 합착된 기판에 UV 를 조사한 후, 열처리하고 상온으로 냉각한다. 여기서, UV 조사는 1.5 내지 4.5 J/cm2 의 조사량으로 1 내지 45 분 동안 수행되는 것이 바람직하고, 열처리는 50 내지 150 ℃ 에서 30 내지 120 분 동안 수행되는 것이 바람직하다.

실시예

이하, 본 발명에 대해, 실시예에 기초하여 한층 더 상세히 서술하지만, 이들은 설명을 위해서 기술되는 것으로서, 본 발명의 범위가 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.

<제조예 1>

2구 플라스크에 아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 0.1 g 과 테트라하이드로퓨란(THF) 9 ml 를 넣고, 콘덴서를 연결한 후 30 분간 질소 퍼징하였다. 퍼징 완료 후, 실린지를 이용하여 탄소수 6 개를 갖는 헥실아크릴레이트(HA)를 주입하여 60 ℃ 및 500 rpm 조건하에서 150 분간 라디칼 중합을 실시하였다. 라디칼 중합을 통해 폴리헥실아크릴레이트(PHA)를 수득한 다음 메탄올을 이용하여 반응하지 않은 단량체들을 제거하였다.

그 다음, 2구 플라스크에 폴리헥실아크릴레이트 3 ml 와 다이클로로메탄 30 ml 를 넣고, 콘덴서를 연결한 후 150 분간 질소 퍼징하였다. 퍼징 완료 후, 메탄올 3 ml 에 강염기인 KOH 0.36 g 을 녹인 용액을 실린지를 이용하여 주입하여 상온 및 500 rpm 조건하에서 50 분간 가수분해를 실시하였다. 가수분해가 끝난 후, 분별 깔때기에 옮겨 담은 후, 1M HCl 수용액 10 ml 을 첨가하여 유기 용매 층을 회수하고, 유기 용매를 증발시켜 폴리헥실아크릴레이트-폴리아크릴산(PHA-PAA)의 혼성 공중합체를 얻었다.

<제조예 2>

도데실아크릴레이트(DA) 를 주입하여 라디칼 중합을 실시하도록 변경한 것 이외에는, 제조예 1 과 동일하게 하여 폴리도데실아크릴레이트-폴리아크릴산(PDA-PAA)의 혼성 공중합체를 얻었다.

<제조예 3>

폴리비닐알코올(PVA) 0.2725 g 을 증류수 5 ml 에 밤새 용해시킨 용액을 둥근 플라스크로 옮긴 후, 상온에서 5M NaOH 용액 5 ml 를 첨가하였다. 톨루엔 1.5 ml 에 메틸에틸케톤(MEK) 1 ml 와 4-헵틸 염화 벤조일 1.4 ml 를 혼합한 후, 0 ℃ 로 냉각시켰다. PVA 용액이 담긴 둥근 플라스크를 500 rpm 으로 교반시키며, 0 ℃ 로 냉각시켰다. 0 ℃ 를 유지하며, 제조한 톨루엔 용액을 둥근 플라스크에 혼합한 후, 500 rpm 의 조건하에서 3 시간 동안 반응시켰다. 반응이 끝난 후, 층이 분리될 때까지 기다리고, 분별깔때기를 이용하여 상층액을 회수하였다. 메탄올을 이용하여 미반응 물질들을 수 회 세척한 후, 메탄올을 증발시켜 폴리비닐-4-헵틸벤조에이트-폴리비닐알코올(PBA-PVA)의 혼성 공중합체를 얻었다.

<실시예 1>

유전율 이방성(△ε)이 -3.3 인 호스트 액정에 ITO 투명전극과 수소 결합이 가능한 제조예 1 에서 얻어진 혼성 공중합체를 첨가하고, 70 ℃ 의 온도에서 10 분간 교반하여 유기분자가 호스트 액정에 완전히 녹아 혼합되도록 하였다. 이때, 호스트 액정 내의 혼성 공중합체의 농도는 0.1 중량% 로 하였다.

TFT 어레이 기판 및 컬러 필터 기판 사이에 혼성 공중합체-액정 혼합물을 모세관 현상을 이용하여 주입하였다. 그 후, UV 경화형 실런트를 이용하여 두 기판을 봉지 한 후, UV 경화를 3.0 J/cm2 의 조사량으로 30 분 동안 진행하고, 열처리를 100 ℃ 에서 1 시간 동안 진행하고, 상온 냉각하여 액정 표시 소자를 제조하였다.

<실시예 2>

혼성 공중합체를 제조예 2 에서 얻어진 것으로 변경한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 액정 표시 소자를 제조하였다.

<실시예 3>

혼성 공중합체를 제조예 3 에서 얻어진 것으로 변경한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 액정 표시 소자를 제조하였다.

<비교예 1>

세척된 ITO 글라스 위에 수직배향용 폴리이미드 (AL-60XXX) 용액을 소량 도포한 후, 스핀 코터를 통해 500 rpm 으로 5초 및 3500 rpm 으로 30초 동안 표면에 고르게 코팅한다. 그 후, 컨벡션 오븐에서 230 ℃ 의 온도로 30 분 동안 경화 공정을 거쳐 액정 표시 소자를 제조하였다.

<비교예 2>

호스트 액정에 양친성 블록공중합체인 폴리에틸렌-블록-폴리에틸렌글리콜을 첨가하였고, 70 ℃ 에서 10 분간 교반하여, 양친성 블록공중합체가 호스트 액정에 완전히 녹은 액정 혼합물을 제조하였다. 이때, 호스트 액정 내의 폴리에틸렌-블록-폴리에틸렌글리콜의 농도는 0.1 중량% 로 하였다. 그 후, 실시예 1 과 동일한 방법으로 액정 표시 소자를 제조하였다.

제조한 액정 표시 소자를 표 1 에 나타내었으며, 액정 표시 소자의 접촉각, 블랙 화면 표시 정도, 전기광학특성 및 신뢰성을 평가하였다.

[접촉각]

실시예 1 내지 3, 비교예 1 및 2 에 따라 제조된 액정 표시 소자와 초순수(DI water) 와의 접촉각을 측정하였으며, 그 결과는 표 2 와 같다.

ITO 투명전극과 초순수와의 접촉각은 63.4° 이며, 본 발명에 따른 혼성 공중합체를 포함하는 실시예 1 내지 3 에 따라 제조된 액정 표시 소자는, 별도의 폴리이미드 배향막을 포함하는 비교예 1 에 따라 제조된 종래의 액정 표시 소자와 유사하게 높은 접촉각을 나타내었다(도 3 참조). 이는 본 발명에 따른 혼성 공중합체를 포함하는 액정 표시 소자의 액정 배향력이, 폴리이미드 배향막을 포함하는 종래의 액정 표시 소자와 동등한 수준을 나타낸다는 것을 의미한다.

본 발명에 따른 혼성 공중합체를 포함하는 실시예 1 내지 3 에 따라 제조된 액정 표시 소자는, 양친성 블록공중합체를 포함하는 비교예 2 에 따라 제조된 종래의 액정 표시 소자보다 높은 접촉각을 나타내었다(도 3 참조). 이는 본 발명에 따른 혼성 공중합체를 포함하는 액정 표시 소자의 액정 배향력이, 블록공중합체를 포함하는 종래의 액정 표시 소자보다 우수한 것을 의미한다.

[블랙 화면 표시 정도]

전압이 인가되지 않은 0 V 에서, 실시예 1 내지 3, 비교예 1 및 2 에 따라 제조된 액정 표시 소자의 블랙 화면 표시 정도(POM 이미지)를 도 4 에 나타내었다.

본 발명에 따른 혼성 공중합체를 포함하는 실시예 1 내지 3 에 따라 제조된 액정 표시 소자와, 별도의 폴리이미드 배향막을 포함하는 비교예 1 에 따라 제조된 종래의 액정 표시 소자는 모두 화면 전체적으로 빛샘(light leakage)이 없이 양호한 블랙 화면을 구현하였다. 이는 본 발명에 따른 혼성 공중합체를 포함하는 액정 표시 소자의 수직 배향력이, 폴리이미드 배향막을 포함하는 종래의 액정 표시 소자와 동등한 수준을 나타낸다는 것을 의미한다(도 4 참조).

양친성 블록공중합체를 포함하는 비교예 2 에 따라 제조된 종래의 액정 표시 소자는 액정 배향제의 응집으로 인해 빛샘 현상이 관측되었다. 이는 본 발명에 따른 혼성 공중합체를 포함하는 액정 표시 소자의 액정 배향력이, 블록공중합체를 포함하는 종래의 액정 표시 소자보다 우수한 것을 의미한다(도 4 참조).

[전기광학 특성]

실시예 1 내지 3, 비교예 1 및 2 에 따라 제조된 액정 표시 소자의 투과율 곡선(voltage-transmittance curve)과 하강 시간 곡선(falling time curves)을 측정하여, 도 5 및 6 에 나타내었으며, 이로부터 액정 표시 소자의 임계전압(threshold voltage)과 하강 시간(falling time)을 표 3 에 나타내었다.

임계전압은 투과율이 10 % 가 될 때의 전압으로 정의하고, 하강시간은 투과율이 90 ％ 에서 10 ％ 에 이르는 시간으로 정의한다.

본 발명에 따른 혼성 공중합체를 포함하는 실시예 1 내지 3 에 따라 제조된 액정 표시 소자는, 폴리이미드 배향막을 포함하는 비교예 1 에 따라 제조된 종래의 액정 표시 소자와 유사한 V-T 특성을 나타내었고(도 5 참조), 임계전압 또한 유사한 값을 나타내었다. 또한, 실시예 1 내지 3 에 따라 제조된 액정 표시 소자와 비교예 1 에 따라 제조된 액정 표시 소자의 하강시간도 유사한 수치를 나타내었다(도 6 참조).

이는, 본 발명에 따른 혼성 공중합체를 포함하는 액정 표시 소자가, 별도의 폴리이미드 배향막을 포함하는 종래의 액정 표시 소자와 동등한 전기광학 특성을 나타내어 전압에 따른 계조(gray scale) 표현이 가능한 것을 의미한다.

양친성 블록공중합체를 포함하는 비교예 2 에 따라 제조된 종래의 액정 표시 소자는 하강시간이 6 ms 로 나타났으나(도 6 참조), 본 발명에 따른 혼성 공중합체를 포함하는 액정 표시 소자와 비교할 때, 임계전압이 높아 액정 표시 소자 구동에 필요한 전압이 높다(도 5 참조).

[신뢰성]

전압을 인가하지 않은 액정 표시 소자(black)와 168 시간 동안 전압을 인가한 액정 표시 소자(white) 전체의 사진은 도 7 과 같다.

또한, 실시예 2 및 3 에 따라 제조된 액정 표시 소자와 비교예 1 및 2 에 따라 제조된 액정 표시 소자에 대해, 전압을 인가하지 않은 액정 표시 소자(black)와 168 시간 동안 전압을 인가한 액정 표시 소자(white) 간의 임계전압의 차이(Vthblack - Vthwhite)를 측정하였으며, 그 결과는 표 4 와 같다.

실시예 2 및 3 에 따라 제조된 액정 표시 소자에서, 전압을 인가하지 않은 액정 표시 소자(black)와 168 시간 동안 전압을 인가한 액정 표시 소자(white) 모두 168 시간 전후에서 빛샘이 없었고, 임계전압 변화도 거의 발생하지 않았다.

별도의 폴리이미드 배향막을 포함하는 비교예 1 에 따라 제조된 종래의 액정 표시 소자에서, 전압을 인가하지 않은 종래의 액정 표시 소자(black)와 168 시간 동안 전압을 인가한 액정 표시 소자(white) 모두 168 시간 전후에서 빛샘이 없었으나(도 7 참조), 임계전압 변화가 실시예 2 및 3 보다 큰 것이 확인되었다.

양친성 블록공중합체를 포함하는 비교예 2 에 따라 제조된 종래의 액정 표시 소자에서, 전압을 인가하지 않은 액정 표시 소자(black)와 168 시간 동안 전압을 인가한 액정 표시 소자(white) 모두가 빛샘 현상이 발생하였고(도 7 참조), 임계전압 변화도 비교예 1 에 따라 제조된 액정 표시 소자와 유사한 수치를 나타내었다.

이는 본 발명에 따른 혼성 공중합체를 포함하는 액정 표시 소자가 폴리이미드 배향막이 없이도 장시간 구동에도 높은 안정성을 나타내는 것을 의미한다.

이하에서는, 본 발명에 따른 혼성 공중합체의 수 평균 분자량을변경하여 액정 표시 소자를 제조하였다.

<제조예 4>

도데실아크릴레이트(DA) 를 주입하여 라디칼 중합을 150 분간 실시하도록 변경한 것 이외에는, 제조예 1 과 동일하게 하여 폴리도데실아크릴레이트-폴리아크릴산(PDA-PAA)의 혼성 공중합체를 얻었다. GPC(Gel Permeation Chromatography) 분석을 통해 얻어진 혼성 공중합체의 측정된 수 평균 분자량은 14,248 이다.

<제조예 5>

도데실아크릴레이트(DA) 를 주입하여 라디칼 중합을 60 분간 실시하도록 변경한 것 이외에는, 제조예 1 과 동일하게 하여 폴리도데실아크릴레이트-폴리아크릴산(PDA-PAA)의 혼성 공중합체를 얻었다. GPC 분석을 통해 얻어진 혼성 공중합체의 측정된 수 평균 분자량은 12,036 이다.

제조예 4 및 5 의 혼성 공중합체는 표 5 와 같다.

<실시예 4>

혼성 공중합체를 제조예 4 에서 얻어진 것으로 변경한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 액정 표시 소자를 제조하였다.

<실시예 5>

혼성 공중합체를 제조예 5 에서 얻어진 것으로 변경한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 액정 표시 소자를 제조하였다.

제조한 액정 표시 소자의 블랙 화면 표시 정도 및 전기광학특성을 평가하였다.

[블랙 화면 표시 정도]

전압이 인가되지 않은 0 V 에서, 실시예 4 및 5 에 따라 제조된 액정 표시 소자의 블랙 화면 표시 정도(POM 이미지)를 도 8 에 나타내었다.

본 발명에 따른 혼성 공중합체를 포함하는 실시예 4 및 5 에 따라 제조된 액정 표시 소자는 모두 화면 전체적으로 빛샘(light leakage)이 없이 블랙 화면을 구현하였다. 이는 혼성 공중합체를 포함하는 액정 표시 소자에서 액정의 수직 배향력이 우수한 수준을 나타냄을 의미한다(도 8 참조).

[전기광학 특성]

실시예 4 및 5 에 따라 제조된 액정 표시 소자와 비교예 1 에 따라 제조된 액정 표시 소자의 투과율 곡선(voltage-transmittance curve)과 하강 시간 곡선(falling time curves)을 측정하여, 도 9 및 10 에 나타내었으며, 이로부터 액정 표시 소자의 임계전압(threshold voltage)과 하강 시간(falling time)을 표 6 에 나타내었다.

임계전압은 투과율이 10 % 가 될 때의 전압으로 정의하고, 하강시간은 투과율이 90 ％ 에서 10 ％ 에 이르는 시간으로 정의한다.

본 발명에 따른 혼성 공중합체를 포함하는 실시예 4 및 5 에 따라 제조된 액정 표시 소자는, 별도의 폴리이미드 배향막을 포함하는 비교예 1 에 따라 제조된 종래의 액정 표시 소자와 유사한 V-T 특성을 나타내었고(도 9 참조), 임계전압 또한 유사한 값을 나타내었다. 또한, 실시예 4 및 5 에 따라 제조된 액정 표시 소자와 비교예 1 에 따라 제조된 액정 표시 소자의 하강시간도 유사한 수치를 나타내었다(도 10 참조).

이는, 본 발명에 따른 혼성 공중합체를 포함하는 액정 표시 소자가, 별도의 폴리이미드 배향막을 포함하는 종래의 액정 표시 소자와 동등한 전기광학 특성을 나타내어 전압에 따른 계조(gray scale) 표현이 가능한 것을 의미한다.

이하에서는, 본 발명에 따른 혼성 공중합체의 친수성 중합체 (A)및 소수성 중합체 (B) 의 몰비율을 변경하여 액정 표시 소자를 제조하였다.

<제조예 6>

도데실아크릴레이트(DA) 를 주입하여 라디칼 중합을 150 분간 실시하고, 가수분해를 50 분간 실시하도록 변경한 것 이외에는, 제조예 1 과 동일하게 하여 폴리도데실아크릴레이트-폴리아크릴산(PDA-PAA)의 혼성 공중합체를 얻었다. NMR 분석을 통해, 얻어진 혼성 공중합체에서 PAA 및 PDA 의 몰비율이 0.35 : 0.65 로 측정되었다.

<제조예 7>

도데실아크릴레이트(DA) 를 주입하여 라디칼 중합을 150 분간 실시하고, 가수분해를 60 분간 실시하도록 변경한 것 이외에는, 제조예 1 과 동일하게 하여 폴리도데실아크릴레이트-폴리아크릴산(PDA-PAA)의 혼성 공중합체를 얻었다. NMR 분석을 통해, 얻어진 혼성 공중합체에서 PAA 및 PDA 의 몰비율이 0.68 : 0.32 로 측정되었다.

<제조예 8>

도데실아크릴레이트(DA) 를 주입하여 라디칼 중합을 150 분간 실시하고, 가수분해를 70 분간 실시하도록 변경한 것 이외에는, 제조예 1 과 동일하게 하여 폴리도데실아크릴레이트-폴리아크릴산(PDA-PAA)의 혼성 공중합체를 얻었다. NMR 분석을 통해, 얻어진 혼성 공중합체에서 PAA 및 PDA 의 몰비율이 0.73 : 0.27 로 측정되었다.

제조예 6 내지 8 의 혼성 공중합체는 표 7 과 같다.

<실시예 6>

혼성 공중합체를 제조예 6 에서 얻어진 것으로 변경한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 액정 표시 소자를 제조하였다.

<실시예 7>

혼성 공중합체를 제조예 7 에서 얻어진 것으로 변경한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 액정 표시 소자를 제조하였다.

<실시예 8>

혼성 공중합체를 제조예 8 에서 얻어진 것으로 변경한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 액정 표시 소자를 제조하였다.

제조한 액정 표시 소자의 접촉각, 블랙 화면 표시 정도 및 전기광학특성을 평가하였다.

[접촉각]

실시예 6 내지 8 에 따라 제조된 액정 표시 소자와 초순수(DI water) 와의 접촉각을 측정하였으며, 그 결과는 표 8 과 같다.

ITO 투명전극과 초순수와의 접촉각은 63.4° 이며, 본 발명에 따른 혼성 공중합체를 포함하는 실시예 6 내지 8 에 따라 제조된 액정 표시 소자는 높은 접촉각을 나타내었다(도 11 참조). 이는 본 발명에 따른 혼성 공중합체를 포함하는 액정 표시 소자의 액정 배향력이 우수한 수준을 나타내는 것을 의미한다.

[블랙 화면 표시 정도]

전압이 인가되지 않은 0 V 에서, 실시예 6 내지 8 에 따라 제조된 액정 표시 소자의 블랙 화면 표시 정도(POM 이미지)를 도 12 에 나타내었다.

본 발명에 따른 혼성 공중합체를 포함하는 실시예 6 에 따라 제조된 액정 표시 소자는 화면 전체적으로 빛샘(light leakage)이 없이 블랙 화면을 구현하였다(도 12 참조). 본 발명에 따른 혼성 공중합체를 포함하는 실시예 7 및 8 에 따라 제조된 액정 표시 소자는 약간의 빛샘 현상이 관찰되었지만, 산업상 사용상의 문제가 되지 않는 수준이다. 이는 혼성 공중합체를 포함하는 액정 표시 소자에서 소수성 중합체 (B) 의 비율이 높을 때, 액정의 수직 배향력이 우수하다는 것을 의미한다.

[전기광학 특성]

실시예 6 내지 8 에 따라 제조된 액정 표시 소자와 비교예 1 에 따라 제조된 액정 표시 소자의 투과율 곡선(voltage-transmittance curve)과 하강 시간 곡선(falling time curves)을 측정하여, 도 13 및 14 에 나타내었으며, 이로부터 액정 표시 소자의 임계전압(threshold voltage)과 하강 시간(falling time)을 표 9 에 나타내었다.

임계전압은 투과율이 10 % 가 될 때의 전압으로 정의하고, 하강시간은 투과율이 90 ％ 에서 10 ％ 에 이르는 시간으로 정의한다.

본 발명에 따른 혼성 공중합체를 포함하는 실시예 6 내지 8 에 따라 제조된 액정 표시 소자는, 별도의 폴리이미드 배향막을 포함하는 비교예 1 에 따라 제조된 액정 표시 소자와 유사한 V-T 특성을 나타내었고(도 13 참조), 임계전압 또한 유사한 값을 나타내었다. 또한, 실시예 6 내지 8 에 따라 제조된 액정 표시 소자와 비교예 1 에 따라 제조된 액정 표시 소자의 하강시간도 유사한 수치를 나타내었다(도 14 참조).

이는, 본 발명에 따른 혼성 공중합체를 포함하는 액정 표시 소자가, 별도의 폴리이미드 배향막을 포함하는 종래의 액정 표시 소자와 동등한 전기광학 특성을 나타내어 전압에 따른 계조(gray scale) 표현이 가능한 것을 의미한다.

이하에서는, 본 발명에 따른 혼성 공중합체의 함량을 변경하여 액정 표시 소자를 제조하였다.

<실시예 9>

호스트 액정 내의 혼성 공중합체의 농도를 0.05 중량% 로 변경한 것 이외에는 실시예 2 와 동일하게 액정 표시 소자를 제조하였다.

<실시예 10>

실시예 2 와 동일하게 액정 표시 소자를 제조하였다.

<실시예 11>

호스트 액정 내의 혼성 공중합체의 농도를 0.5 중량% 로 변경한 것 이외에는 실시예 2 와 동일하게 액정 표시 소자를 제조하였다.

<실시예 12>

호스트 액정 내의 혼성 공중합체의 농도를 1.0 중량% 로 변경한 것 이외에는 실시예 2 와 동일하게 액정 표시 소자를 제조하였다.

<실시예 13>

호스트 액정 내의 혼성 공중합체의 농도를 1.5 중량% 로 변경한 것 이외에는 실시예 2 와 동일하게 액정 표시 소자를 제조하였다.

<실시예 14>

호스트 액정 내의 혼성 공중합체의 농도를 2.0 중량% 로 변경한 것 이외에는 실시예 2 와 동일하게 액정 표시 소자를 제조하였다.

실시예 9 내지 14 에 따라 제조된 액정 표시 소자는 표 10 와 같으며, 제조된 액정 표시 소자의 블랙 화면 표시 정도를 평가하였다.

제조한 액정 표시 셀의 블랙 화면 표시 정도를 평가하였다.

[블랙 화면 표시 정도] [블랙 화면 표시 정도]

전압이 인가되지 않은 0 V 에서, 실시예 9 내지 14 에 따라 제조된 액정 표시 소자의 블랙 화면 표시 정도(POM 이미지)를 도 15 에 나타내었다.

본 발명에 따른 혼성 공중합체를 포함하는 실시예 9 내지 12 에 따라 제조된 액정 표시 소자는 화면 전체적으로 빛샘(light leakage)이 없이 양호한 블랙 화면을 구현하였다. 본 발명에 따른 혼성 공중합체를 포함하는 실시예 12 및 14 에 따라 제조된 액정 표시 소자는 약간의 빛샘 현상이 관찰되었으나(도 15 참조), 산업상 사용상의 문제가 되지 않는 수준이다.

이는 액정 100 중량부에 대하여 혼성 공중합체의 함량이 2 중량부 이하에서 액정의 수직 배향력이 우수하다는 것을 의미한다.

산업상 이용가능성

본 발명에 의하면, 혼성 공중합체를 포함하는 액정 배향제를 사용함으로써, 배향성과 전기광학 특성이 우수하고, 또한 장기간의 사용에 있어서도 액정의 배향 상태가 변화한다는 불량이 잘 발생하지 않으며, 별도의 액정 배향막을 필요로 하지 않는 액정 표시 소자를 제공하는 것이 가능하다.

Claims (18)

1. 액정 배향막을 포함하지 않는 액정 표시 소자에 사용되는 액정 배향제로서,
   상기 액정 배향제는 친수성 작용기를 갖는 친수성 중합체 (A) 와 소수성 중합체 (B) 의 혼성 공중합체를 포함하고, 상기 소수성 중합체 (B) 의 단량체는 탄소수가 6 내지 18 인 선형 또는 고리형 구조를 포함하고,
   상기 혼성 공중합체는 골격을 형성하는 주사슬과, 상기 주사슬에 연결된 곁사슬로 이루어지고,
   상기 주사슬은 상기 친수성 중합체 (A) 및 소수성 중합체 (B) 로 이루어지며, 상기 곁사슬은 상기 소수성 중합체 (B) 로부터 유래된 소수성 곁사슬로 이루어지는 것을 특징으로 하고,
   상기 액정 표시 소자는 한 쌍의 기판과 상기 한 쌍의 기판 사이에 개재되어 있는 액정층을 포함하고,
   상기 액정층은 액정과 상기 액정 배향제를 포함하고,
   상기 친수성 중합체 (A) 의 친수성 작용기는 상기 한 쌍의 기판 중 어느 하나의 기판에 고정되고,
   상기 소수성 중합체 (B) 로부터 유래된 소수성 곁사슬은 상기 액정을 수직 배향시키는 것을 특징으로 하는, 액정 배향제.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 친수성 중합체 (A) 의 친수성 작용기는 수소결합을 통해 상기 한 쌍의 기판 중 어느 하나의 기판에 고정되는 것을 특징으로 하는, 액정 배향제.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 혼성 공중합체의 분자량이 5,000 내지 16,000 인 것을 특징으로 하는, 액정 배향제.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 친수성 중합체 (A) 와 상기 소수성 중합체 (B) 의 몰비율이 10 : 90 내지 90 : 10 인 것을 특징으로 하는, 액정 배향제.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 친수성 중합체 (A) 는 아크릴산, 비닐알콜, 비닐아민, 셀룰로오스 및 키토올리고당으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 단량체로부터 유래하고,
   상기 소수성 중합체 (B) 는 알킬(메트)아크릴레이트, 알킬-4-비닐벤조에이트, 스티렌 및 ε-카프로락톤으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 단량체로부터 유래하는 것을 특징으로 하는, 액정 배향제.
6. 액정 배향막을 포함하지 않는 액정 표시 소자로서,
   상기 액정 표시 소자는 한 쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판 사이에 개재되어 있는 액정층을 포함하고,
   상기 액정층은 액정과 액정 배향제를 포함하고,
   상기 액정 배향제는 친수성 작용기를 갖는 친수성 중합체 (A) 와 소수성 중합체 (B) 의 혼성 공중합체를 포함하고, 상기 소수성 중합체 (B) 의 단량체는 탄소수가 6 내지 18 인 선형 또는 고리형 구조를 포함하고,
   상기 혼성 공중합체는 골격을 형성하는 주사슬과, 상기 주사슬에 연결된 곁사슬로 이루어지고,
   상기 주사슬은 상기 친수성 중합체 (A) 및 소수성 중합체 (B) 로 이루어지며, 상기 곁사슬은 상기 소수성 중합체 (B) 로부터 유래된 소수성 곁사슬로 이루어지는 것을 특징으로 하고,
   상기 친수성 중합체 (A) 의 친수성 작용기는 상기 한 쌍의 기판 중 어느 하나의 기판에 고정되고,
   상기 소수성 중합체 (B) 로부터 유래된 소수성 곁사슬은 상기 액정을 수직 배향시키는 것을 특징으로 하는, 액정 표시 소자.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 친수성 중합체 (A) 의 친수성 작용기는 수소결합을 통해 상기 한 쌍의 기판 중 어느 하나의 기판에 고정되는 것을 특징으로 하는, 액정 표시 소자.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 혼성 공중합체의 분자량이 5,000 내지 16,000 인 것을 특징으로 하는, 액정 표시 소자.
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 친수성 중합체 (A) 와 상기 소수성 중합체 (B) 의 비율이 10 : 90 내지 90 : 10 인 것을 특징으로 하는, 액정 표시 소자.
10. 제 6 항에 있어서,
    상기 친수성 중합체 (A) 는 아크릴산, 비닐알콜, 비닐아민, 셀룰로오스 및 키토올리고당으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 단량체로부터 유래하고,
    상기 소수성 중합체 (B) 는, 알킬(메트)아크릴레이트, 알킬-4-비닐벤조에이트, 스티렌 및 ε-카프로락톤으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 단량체로부터 유래하는 것을 특징으로 하는, 액정 표시 소자.
11. 제 6 항에 있어서,
    상기 액정층은 액정 100 중량부에 대하여 혼성 공중합체를 0.01 내지 2 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 표시 소자.
12. 제 6 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 액정 표시 소자의 제조 방법으로서,
    하기 (1) 내지 (4) 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 표시 소자의 제조 방법.
    (1) 액정에 친수성 작용기를 갖는 친수성 중합체 (A) 와 소수성 중합체 (B) 의 혼성 공중합체를 포함하는 액정 배향제를 첨가하여 혼성 공중합체-액정 혼합물을 제조하는 단계;
    (2) 한 쌍의 기판 중 적어도 하나의 기판의 일면에 상기 혼성 공중합체-액정 혼합물을 도포하는 단계;
    (3) 상기 한 쌍의 기판 사이에 상기 혼성 공중합체-액정 혼합물이 위치하도록, 두 기판을 합착하는 단계; 및
    (4) 합착된 기판에 UV 를 조사한 후, 열처리하고 상온으로 냉각하는 단계
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 단계 (4) 에서 UV 조사는 1.5 내지 4.5 J/cm² 의 조사량으로 1 내지 45 분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는, 액정 표시 소자의 제조 방법.
14. 제 12 항에 있어서,
    상기 단계 (4) 에서 열처리는 50 내지 150 ℃ 에서 30 내지 120 분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는, 액정 표시 소자의 제조 방법.
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