KR101415127B1 - 액정셀 - Google Patents

액정셀 Download PDF

Info

Publication number
KR101415127B1
KR101415127B1 KR1020120096135A KR20120096135A KR101415127B1 KR 101415127 B1 KR101415127 B1 KR 101415127B1 KR 1020120096135 A KR1020120096135 A KR 1020120096135A KR 20120096135 A KR20120096135 A KR 20120096135A KR 101415127 B1 KR101415127 B1 KR 101415127B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid crystal
compound
crystal cell
refractive index
layer
Prior art date
Application number
KR1020120096135A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130024863A (ko
Inventor
오동현
김경준
민성준
유정선
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to US13/601,628 priority Critical patent/US9411189B2/en
Priority to PCT/KR2012/007007 priority patent/WO2013032283A2/ko
Priority to CN201280053334.4A priority patent/CN103907052B/zh
Priority to JP2014528288A priority patent/JP2014527202A/ja
Publication of KR20130024863A publication Critical patent/KR20130024863A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101415127B1 publication Critical patent/KR101415127B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1334—Constructional arrangements; Manufacturing methods based on polymer dispersed liquid crystals, e.g. microencapsulated liquid crystals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/54—Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
    • C09K19/56—Aligning agents
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/139—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/54—Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
    • C09K19/542—Macromolecular compounds
    • C09K2019/546—Macromolecular compounds creating a polymeric network
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1334—Constructional arrangements; Manufacturing methods based on polymer dispersed liquid crystals, e.g. microencapsulated liquid crystals
    • G02F1/13345—Network or three-dimensional gels
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/13725—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on guest-host interaction

Abstract

본 출원은, 액정셀, 액정층의 전구체, 액정셀의 제조 방법 및 액정셀의 용도에 관한 것이다. 본 출원의 예시적인 액정셀은, 예를 들면, 롤투롤 공정 등을 통하여 간단하고 연속적으로 제조할 수 있다. 상기 액정셀은 또한 플렉서블 소자로 구현될 수 있고, 우수한 콘트라스트 비율을 확보할 수 있다. 이러한 액정셀은, 예를 들면, 스마트 윈도우, 윈도우 보호막, 플렉서블 디스플레 소자, 3D 영상 표시용 액티브 리타더(active retarder) 또는 시야각 조절 필름 등을 포함한 다양한 용도에 적용될 수 있다.

Description

액정셀{Liquid Crystal Cell}
본 출원은, 액정셀, 액정층의 전구체, 액정셀의 제조 방법 및 액정셀의 용도에 관한 것이다.
LCD(Liquid Crystal Display)는, 네마틱 또는 스멕틱 액정 화합물을 일정 방향으로 배향시키고, 전압의 인가를 통해 배향을 스위칭시켜서 화상을 구현한다. LCD의 제조 공정은 복잡한 공정이 요구되는 고비용의 공정이기 때문에 대형의 생산 라인 및 설비가 필요하다.
LCD 제조 공정의 문제를 해결하기 위하여 제시된 방식 중에는 고분자 매트릭스 내에 액정을 분산시켜서 구현되는 소위 PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal, 본 명세서에서 용어 PDLC는 소위 PNLC(Polymer Network Liquid Crystal)나 PSLC(Polymer Stabilized Liquid Crystal) 등을 포함하는 상위 개념이다.) 소자가 알려져 있다. PDLC는, 액정 용액의 코팅을 통하여 제조가 가능하므로, 기존 LCD 대비 간단한 공정으로 제조할 수 있다.
PDLC 내에서 통상 액정 화합물은 배향되어 있지 않은 상태로 존재한다. 따라서 PDLC는 전압이 인가되지 않은 상태에서는 뿌연 불투명 상태이다. PDLC에 전압이 인가되면, 액정 화합물이 그에 따라 정렬되어 투명한 상태가 되는데, 이를 이용하여 투명과 불투명 상태의 스위칭이 가능하다. 그렇지만, 2개의 편광판의 사이에서 흑백이 스위칭되는 통상적인 LCD에 비하여 PDLC는 콘트라스트 비율이 크게 떨어지게 된다.
본 출원은, 액정셀, 액정층의 전구체, 액정셀의 제조 방법 및 액정셀의 용도를 제공한다.
예시적인 액정셀(liquid crystal cell)은, 액정층을 포함한다. 상기에서 액정층은, 배향성 네트워크와 액정 영역을 포함할 수 있다. 액정 영역은, 액정 화합물을 포함하고, 상기 배향성 네트워크의 내부에 포함될 수 있다.
용어 「액정 영역」은, 액정 화합물을 포함하는 영역으로서, 상기 배향성 네트워크와는 상분리된 상태로 상기 네트워크 내에 분산되어 있는 영역을 의미할 수 있다.
배향성 네트워크는, 배향성 화합물을 포함하는 전구체의 네트워크일 수 있다. 용어 「배향성 화합물을 포함하는 전구체의 네트워크」는, 예를 들면, 배향성 화합물을 포함하는 전구체를 포함하는 고분자 네트워크 또는 가교 또는 중합된 상기 전구체를 포함하는 고분자 네트워크를 의미할 수 있다.
용어 「배향성 화합물」은, 예를 들면, 광의 조사 등을 통하여 소정 방향으로 정렬(orientationally ordered)되고, 상기 정렬된 상태에서 이방성 상호 작용(anisotropic interaction) 등의 상호 작용을 통하여 인접하는 액정 화합물을 소정 방향으로 배향시킬 수 있는 화합물을 의미할 수 있다. 상기 화합물은, 단분자 화합물, 단량체성 화합물, 올리고머성 화합물 또는 고분자성 화합물일 수 있다. 배향성 화합물로는, 예를 들면, 광배향성 화합물을 사용할 수 있다. 광배향성 화합물은 광의 조사, 예를 들면, 직선 편광된 광의 조사에 의해서 소정 방향으로 정렬하여, 인접하는 액정 화합물의 배향을 유도할 수 있는 화합물을 의미할 수 있다.
광배향성 화합물은, 광감응성 잔기(photosensitive moiety)를 포함하는 화합물일 수 있다. 액정 화합물의 배향에 사용될 수 있는 광배향성 화합물은 다양하게 공지되어 있다. 광배향성 화합물로는, 예를 들면, 트랜스-시스 광이성화(trans-cis photoisomerization)에 의해 정렬되는 화합물; 사슬 절단(chain scission) 또는 광산화(photo-oxidation) 등과 같은 광분해(photo-destruction)에 의해 정렬되는 화합물; [2+2] 첨가 환화([2+2] cycloaddition), [4+4] 첨가 환화 또는 광이량화(photodimerization) 등과 같은 광가교 또는 광중합에 의해 정렬되는 화합물; 광 프리즈 재배열(photo-Fries rearrangement)에 의해 정렬되는 화합물 또는 개환/폐환(ring opening/closure) 반응에 의해 정렬되는 화합물 등을 사용할 수 있다. 트랜스-시스 광이성화에 의해 정렬되는 화합물로는, 예를 들면, 술포화 디아조 염료(sulfonated diazo dye) 또는 아조고분자(azo polymer) 등의 아조 화합물이나 스틸벤 화합물(stilbenes) 등이 예시될 수 있고, 광분해에 의해 정렬되는 화합물로는, 시클로부탄 테트라카복실산 이무수물(cyclobutane-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride), 방향족 폴리실란 또는 폴리에스테르, 폴리스티렌 또는 폴리이미드 등이 예시될 수 있다. 또한, 광가교 또는 광중합에 의해 정렬되는 화합물로는, 신나메이트(cinnamate) 화합물, 쿠마린(coumarin) 화합물, 신남아미드(cinnamamide) 화합물, 테트라히드로프탈이미드(tetrahydrophthalimide) 화합물, 말레이미드(maleimide) 화합물, 벤조페논 화합물 또는 디페닐아세틸렌(diphenylacetylene) 화합물이나 광감응성 잔기로서 찰코닐(chalconyl) 잔기를 가지는 화합물(이하, 찰콘 화합물) 또는 안트라세닐(anthracenyl) 잔기를 가지는 화합물(이하, 안트라세닐 화합물) 등이 예시될 수 있고, 광 프리즈 재배열에 의해 정렬되는 화합물로는 벤조에이트(benzoate) 화합물, 벤조아미드(benzoamide) 화합물, 메타아크릴아미도아릴 (메타)아크릴레이트(methacrylamidoaryl methacrylate) 화합물 등의 방향족 화합물이 예시될 수 있으며, 개환/폐환 반응에 의해 정렬하는 화합물로는 스피로피란 화합물 등과 같이 [4+2] π 전자 시스템([4+2] π electronic system)의 개환/폐환 반응에 의해 정렬하는 화합물 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
광배향성 화합물은, 단분자 화합물, 단량체성 화합물, 올리고머성 화합물 또는 고분자성 화합물이거나, 상기 광배향성 화합물과 고분자의 블랜드(blend) 형태일 수 있다. 상기에서 올리고머성 또는 고분자성 화합물은, 상기 기술한 광배향성 화합물로부터 유도된 잔기 또는 상기 기술한 광감응성 잔기를 주쇄 내 또는 측쇄에 가질 수 있다.
광배향성 화합물로부터 유도된 잔기 또는 광감응성 잔기를 가지거나, 상기 광배향성 화합물과 혼합될 수 있는 고분자로는, 폴리노르보넨, 폴리올레핀, 폴리아릴레이트, 폴라아크릴레이트, 폴리(메타)아크릴레이트, 폴리이미드, 폴리암산(poly(amic acid)), 폴리말레인이미드, 폴리아크릴아미드, 폴리메타크릴아미드, 폴리비닐에테르, 폴리비닐에스테르, 폴리스티렌, 폴리실록산, 폴리아크릴니트릴 또는 폴리메타크릴니트릴 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
배향성 화합물에 포함될 수 있는 고분자로는, 대표적으로는 폴리노르보넨 신나메이트, 폴리노르보넨 알콕시 신나메이트, 폴리노르보넨 알릴로일옥시 신나메이트, 폴리노르보넨 불소화 신나메이트, 폴리노르보넨 염소화 신나메이트 또는 폴리노르보넨 디신나메이트 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
배향성 화합물이 고분자성 화합물인 경우에 상기 화합물은, 예를 들면, 약 10,000 g/mol 내지 500,000 g/mol 정도의 수평균분자량을 가질 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
배향성 네트워크에서 상기 배향성 화합물은, 방향성을 가지는 정렬 상태(orientationally ordered)이고, 상기 액정 영역의 액정 화합물은 전압 무인가 상태에서 상기 정렬 상태의 네트워크에 의해 배향되어 있는 상태로 존재할 수 있다.
예를 들면, 배향성 화합물은, 상기 정렬 상태로 배향성 네트워크에 단순히 포함되어 있거나, 정렬 상태에서 가교 및/또는 중합되어 배향성 네트워크를 형성하고 있을 수 있다.
배향성 화합물은, 가교 또는 중합되어 배향성 네트워크를 형성하기 위하여 하나 이상의 가교성 또는 중합성 관능기를 포함할 수 있다. 가교성 또는 중합성 관능기로는, 예를 들면, 열의 인가 또는 자외선 등의 활성 에너지선의 조사에 의해 반응하는 관능기를 사용할 수 있다. 이러한 관능기로는, 히드록시기, 카복실기, 비닐기 또는 알릴기 등의 알케닐기, 에폭시기, 옥세타닐기, 비닐 에테르기, 시아노기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기 또는 메타크릴로일옥시기 등이 예시될 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다. 상기와 같은 관능기에는, 예를 들면, 열 또는 활성 에너지선의 조사에 의한 라디칼 반응 또는 양이온 반응 등이나 염기 환경 하에서 의해 가교 또는 중합 반응에 참여할 수 있는 관능기가 포함된다. 상기와 같은 관능기는, 예를 들면, 배향성 화합물의 주쇄 또는 측쇄 등에 도입되어 있을 수 있다.
배향성 네트워크를 형성하는 전구 물질은, 가교제를 추가로 포함할 수 있다. 가교제는, 액정셀의 잔상이나 강도의 조절을 위하여 첨가될 수 있다. 가교제로는, 예를 들면, 열의 인가나 활성 에너지선의 조사에 의해 배향성 화합물과 반응하여 가교 구조를 구현할 수 있는 화합물을 사용할 수 있다. 고분자 화합물 등에 따라서 가교 구조를 구현할 수 있는 다양한 가교제가 공지되어 있다. 예를 들어, 가교제로는, 2개 이상의 관능기를 가지는 다가 화합물로서, 이소시아네이트 화합물, 에폭시 화합물, 이소티오시아네이트 화합물, 비닐 에테르 화합물, 알코올, 아민 화합물, 티올 화합물, 카복실산 화합물, 아지리딘 화합물 또는 금속 킬레이트 화합물 등이 예시될 수 있다.
자외선과 같은 활성 에너지선의 조사에 의해 가교 반응에 참여할 수 있는 가교제로서, 예를 들면, 비닐기 또는 알릴기와 같은 알케닐기, 에폭시기, 옥세타닐기, 비닐 에테르기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기 또는 메타크릴로일옥시기 등을 2개 이상 포함하는 화합물이 사용될 수도 있다. 이러한 화합물로는, 다관능성 아크릴레이트 등이 대표적으로 예시될 수 있다. 다관능성 아크릴레이트로는, 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리쓰리톨(pentaerythritol) 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리쓰리톨 테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리쓰리톨 펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리쓰리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 트리글리세롤 디(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 펜타에리쓰리톨 디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메타)아크릴레이트, 글리세롤 디(메타)아크릴레이트, 트리스[2-(아크릴로일옥시)에틸] 이소시아누레이트, 우레탄 아크릴레이트, 글리세롤 1,3-디글리세롤레이트 디(메타)아크릴레이트 또는 트리(프로필렌글리콜) 글리세롤레이트 디아크릴레이트 등이 예시될 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다.
가교제는, 잔상의 조절과 강도 부여의 정도와 액정 영역과 배향성 네트워크의 상분리 특성 및 앵커링(anchoring) 특성, 감광성, 유전율 및 굴절률 등을 고려하여 적절한 비율로 포함될 수 있다. 예를 들면, 배향성 네트워크의 전구 물질은, 배향성 화합물 100 중량부 대비 0.1 중량부 내지 100 중량부, 5 중량부 내지 100 중량부, 10 중량부 내지 90 중량부, 10 중량부 내지 80 중량부, 10 중량부 내지 70 중량부, 10 중량부 내지 60 중량부 또는 10 중량부 내지 50 중량부의 가교제를 포함할 수 있다. 가교제의 비율은 사용되는 가교제 및 배향성 화합물의 종류에 따라서 변경될 수 있다. 본 명세서에서 단위 중량부는 특별히 달리 규정하지 않는 한, 성분간의 중량의 비율을 의미할 수 있다.
배향성 네트워크의 전구 물질은, 필요한 경우에, 용매, 라디칼 또는 양이온 개시제, 염기성 물질, 네트워크를 형성할 수 있는 기타 반응성 화합물 또는 계면 활성제 등의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
배향성 네트워크는 액정 영역의 액정 화합물과 함께 하기 수식 1을 만족할 수 있다.
[수식 1]
(1-a)×{(2no 2+ne 2)/3}0.5 < np < (1+a)×{(2no 2+ne 2)/3}0.5
수식 1에서, np는 배향성 네트워크의 굴절률이고, no는 액정 화합물의 정상 굴절률(ordinary refractive index)이며, ne는 액정 화합물의 이상 굴절률(extraordinary refractive index)이고, a는 0 ≤ a < 0.5를 만족하는 수이다.
상기 굴절률은, 예를 들면, 550 nm의 파장의 광에 대하여 측정된 굴절률일 수 있다. 또한, 배향성 네트워크의 정상 굴절률과 이상 굴절률이 상이한 경우에는, 본 명세서에서 사용하는 용어 배향성 네트워크의 굴절률은 상기 네트워크의 정상 굴절률을 의미한다. 배향성 네트워크와 액정 화합물을 상기 수식 1을 만족하도록 선택함으로써, 전압 무인가 하에서도 투명성이 우수하고, 콘트라스트 비율이 우수한 소자를 제공할 수 있다.
수식 1에서 a는, 예를 들면, 0.4 미만, 0.3 미만, 0.2 미만 또는 0.1 미만이거나, 0일 수 있다.
배향성 네트워크는, 또한 3 이상, 3.5 이상 또는 4 이상의 유전율(dielectric anisotropy)을 가질 수 있다. 이러한 유전율의 범위에서 액정셀의 구동 전압 특성을 우수하게 유지할 수 있다. 상기 유전율의 상한은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 20 이하, 15 이하 또는 10 이하 정도일 수 있다.
배향성 네트워크에 분산되어 있는 액정 영역은, 액정 화합물을 포함한다. 액정 화합물로는, 배향성 네트워크 내에서 상분리되고, 배향성 네트워크에 의하여 배향된 상태로 존재할 수 있는 것이라면, 모든 종류의 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들면, 액정 화합물로는 스멕틱(smectic) 액정 화합물, 네마틱(nematic) 액정 화합물 또는 콜레스테릭(cholesteric) 액정 화합물 등을 사용할 수 있다. 액정 화합물은, 상분리되어 배향성 네트워크와는 결합되어 있지 않으며, 외부에서 전압이 인가될 경우에 그에 따라서 배향이 변경될 수 있는 형태일 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 액정 화합물은, 중합성기 또는 가교성기를 가지지 않는 화합물일 수 있다.
하나의 예시에서 액정 화합물로는, 네마틱 액정 화합물을 사용할 수 있다. 상기 화합물로는, 예를 들면, 하기 수식 2를 만족하는 네마틱 액정 화합물을 사용할 수 있다.
[수식 2]
(1.53 - b) < {(2no 2+ne 2)/3}0.5 < (1.53+b)
수식 2에서, no는 수식 1에서 정의한 액정 화합물의 정상 굴절률(ordinary refractive index), 예를 들면 네마틱 액정 화합물의 단축 방향의 굴절률이고, ne는 수식 1에서 정의한 액정 화합물의 이상 굴절률(extraordinary refractive index), 예를 들면, 네마틱 액정 화합물의 장축 방향의 굴절률이며, b는 0.1 ≤ b ≤ 1을 만족하는 수이다.
수식 2를 만족하는 액정 화합물을 선택하여, 전압이 인가되지 않은 상태에서도 우수한 투명성이 확보되는 액정셀을 제작할 수 있다.
수식 2에서 b는 다른 예시에서는 0.1 내지 0.9, 0.1 내지 0.7, 0.1 내지 0.5 또는 0.1 내지 0.3일 수 있다.
액정 화합물은 또한 이상 유전율(εe, extraordinary dielectric anisotropy, 장축 방향의 유전율)과 정상 유전율(εo, ordinary dielectric anisotropy, 단축 방향의 유전율)의 차이가 3 이상, 3.5 이상, 4 이상, 6 이상, 8 이상 또는 10 이상일 수 있다. 이러한 유전율을 가지면 구동 전압 특성이 우수한 소자를 제공할 수 있다. 상기 유전율의 차이는, 그 수치가 높을수록 소자가 적절한 특성을 나타낼 수 있는 것으로, 그 상한은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 액정 화합물로는 이상 유전율(εe, extraordinary dielectric anisotropy, 장축 방향의 유전율)이 6 내지 50 정도이고, 정상 유전율(εo, ordinary dielectric anisotropy, 단축 방향의 유전율)이 2.5 내지 7 정도인 화합물을 사용할 수 있다.
액정셀에서 액정 영역의 액정 화합물은, 배향성 네트워크 100 중량부 대비 100 중량부 내지 2,500 중량부, 100 중량부 내지 2,000 중량부, 100 중량부 내지 1,900 중량부, 100 중량부 내지 1,800 중량부, 100 중량부 내지 1,700 중량부, 100 중량부 내지 1,600 중량부, 100 중량부 내지 1,500 중량부, 100 중량부 내지 1,400 중량부, 100 중량부 내지 1,300 중량부, 100 중량부 내지 1,200 중량부, 100 중량부 내지 1,100 중량부, 100 중량부 내지 1,000 중량부, 100 중량부 내지 900 중량부, 100 중량부 내지 800 중량부, 100 중량부 내지 700 중량부, 100 중량부 내지 600 중량부, 100 중량부 내지 500 중량부, 100 중량부 내지 400 중량부, 100 중량부 내지 300 중량부 또는 150 중량부 내지 250 중량부 정도의 비율로 포함될 수 있다. 액정 화합물의 비율은 필요에 따라서 변경될 수 있다. 액정셀은, 예를 들면, 전압이 인가되지 않은 상태에서도 우수한 투명성을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 액정셀은, 전압 무인가 상태에서 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상 또는 95% 이상의 광투과율을 나타낼 수 있다. 상기 광투과율은, 가시광 영역, 예를 들면, 약 400 nm 내지 700 nm 범위의 파장에 대한 광투과율일 수 있다.
액정셀은, 하나 또는 2개 이상의 기재층을 추가로 포함할 수 있다. 액정층은, 기재층의 표면 또는 2개 또는 그 이상의 기재층의 사이에 형성되어 있을 수 있다. 예를 들면, 액정셀은 서로 대향되어 있는 기재층을 추가로 포함하고, 상기 액정층이 상기 대향되어 있는 기재층의 사이에 존재할 수 있다. 도 1은, 서로 소정 간격으로 이격되어 대향 배치되어 있는 기재층(101A, 101B)의 사이에 존재하고, 배향성 네트워크(1021) 및 액정 영역(1022)을 포함하는 액정층(102)을 포함하는 예시적인 액정셀을 나타내고 있다. 도 1에서 액정 화합물은 액정 영역(1022) 내에 화살표로 표시되어 있다.
기재층으로는, 특별한 제한 없이 공지의 소재를 사용할 수 있다. 예를 들면, 유리 필름, 결정성 또는 비결정성 실리콘 필름, 석영 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 필름 등의 무기계 필름이나 플라스틱 필름 등을 사용할 수 있다. 기재층으로는, 광학적으로 등방성인 기재층이나, 위상차층과 같이 광학적으로 이방성인 기재층 또는 편광판이나 컬러 필터 기판 등을 사용할 수 있다.
플라스틱 기재층으로는, TAC(triacetyl cellulose); 노르보르넨 유도체 등의 COP(cyclo olefin copolymer); PMMA(poly(methyl methacrylate); PC(polycarbonate); PE(polyethylene); PP(polypropylene); PVA(polyvinyl alcohol); DAC(diacetyl cellulose); Pac(Polyacrylate); PES(poly ether sulfone); PEEK(polyetheretherketon); PPS(polyphenylsulfone), PEI(polyetherimide); PEN(polyethylenemaphthatlate); PET(polyethyleneterephtalate); PI(polyimide); PSF(polysulfone); PAR(polyarylate) 또는 비정질 불소 수지 등을 포함하는 기재층을 사용할 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다. 기재층에는, 필요에 따라서 금, 은, 이산화 규소 또는 일산화 규소 등의 규소 화합물의 코팅층이나, 반사 방지층 등의 코팅층이 존재할 수도 있다.
기재층의 표면, 예를 들면, 기재층의 액정층측의 표면(예를 들면, 도 1에서 액정층(102)과 접하는 기재층(101A 또는 101B)의 표면에는 전극층이 포함될 수 있다. 전극층은, 예를 들면, 전도성 고분자, 전도성 금속, 전도성 나노와이어 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 금속 산화물 등을 증착하여 형성할 수 있다. 전극층은, 투명성을 가지도록 형성될 수 있다. 이 분야에서는, 투명 전극층을 형성할 수 있는 다양한 소재 및 형성 방법이 공지되어 있고, 이러한 방법은 모두 적용될 수 있다. 필요한 경우에, 기재층의 표면에 형성되는 전극층은, 적절하게 패턴화되어 있을 수도 있다.
액정셀은 또한 상기 액정층의 일측 또는 양측에 배치된 편광판을 추가로 포함할 수 있다. 편광판으로는 특별한 제한 없이 기존 LCD 등에서 사용되는 통상의 소재를 사용할 수 있다. 액정셀의 양측에 편광판이 배치되는 경우에, 예를 들면, 각 편광판의 광 흡수축이 서로 수직하도록 배치될 수 있다.
본 출원은 또한 상기 기술한 액정층을 형성할 수 있는 전구체에 대한 것이다. 예시적인 전구체는, 배향성 네트워크의 전구 물질 및 액정 화합물을 포함할 수 있다. 상기 배향성 네트워크의 전구 물질은, 배향성 화합물, 예를 들면, 상기 광배향성 화합물을 포함할 수 있다. 상기 전구 물질은, 배향성 네트워크를 형성하고, 액정 화합물은 네트워크의 형성 과정에서 네트워크와 상분리되어 상기 액정 영역을 형성할 수 있다.
배향성 화합물로는, 상기 기술한 화합물, 예를 들면, 광배향성 화합물이나 그 화합물을 형성할 수 있는 전구체 화합물을 사용할 수 있으며, 액정 화합물로도 이미 기술한 것과 동일한 화합물을 사용할 수 있다. 전구 물질은, 필요한 경우에 배향성 화합물과 함께 배향성 네트워크를 형성할 수 있는 화합물로서, 이미 기술한 가교제를 적절하게 포함할 수 있다. 배향성 화합물, 가교제 및 액정 화합물의 종류 및 그 비율 등에 대해서는 이미 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
예를 들어, 상기 배향성 네트워크의 전구 물질과 액정 화합물은 하기 수식 1을 만족할 수 있다.
[수식 1]
(1-a)×{(2no 2+ne 2)/3}0.5 < np < (1+a)×{(2no 2+ne 2)/3}0.5
수식 1에서, np는 상기 전구 물질에 의해 형성된 배향성 네트워크의 굴절률이고, no는 액정 화합물의 정상 굴절률(ordinary refractive index)이며, ne는 액정 화합물의 이상 굴절률(extraordinary refractive index)이고, a는 0 ≤ a < 0.5를 만족하는 수이다.
수식 1에서 a는, 예를 들면, 0.4 미만, 0.3 미만, 0.2 미만 또는 0.1 미만이거나, 0일 수 있다.
배향성 네트워크의 전구 물질은, 또한 3 이상, 3.5 이상 또는 4 이상의 유전율(dielectric anisotropy)을 가지는 네트워크를 형성할 수 있도록 선택될 수 있다.
또한, 상기 액정 화합물은, 네마틱 액정 화합물일 수 있고, 예를 들면, 하기 수식 2를 만족하는 네마틱 액정 화합물일 수 있다.
[수식 2]
(1.53 - b) < {(2no 2+ne 2)/3}0.5 < (1.53+b)
수식 2에서, no는 액정 화합물의 정상 굴절률(ordinary refractive index), 예를 들면 네마틱 액정 화합물의 단축 방향의 굴절률이고, ne는 액정 화합물의 이상 굴절률(extraordinary refractive index), 예를 들면, 네마틱 액정 화합물의 장축 방향의 굴절률이며, b는 0.1 ≤ b ≤ 1을 만족하는 수이다.
수식 2에서 b는 다른 예시에서는 0.1 내지 0.9, 0.1 내지 0.7, 0.1 내지 0.5 또는 0.1 내지 0.3일 수 있다.
상기 액정 화합물은 또한 이상 유전율(εe, extraordinary dielectric anisotropy, 장축 방향의 유전율)과 정상 유전율(εo, ordinary dielectric anisotropy, 단축 방향의 유전율)의 차이가 3 이상, 3.5 이상, 4 이상, 6 이상, 8 이상 또는 10 이상일 수 있다. 이러한 유전율을 가지면 구동 전압 특성이 우수한 소자를 제공할 수 있다. 액정 화합물로는 이상 유전율(εe, extraordinary dielectric anisotropy, 장축 방향의 유전율)이 6 내지 50 정도이고, 정상 유전율(εo, ordinary dielectric anisotropy, 단축 방향의 유전율)이 2.5 내지 7 정도일 수 있다.
전구체에서 액정 화합물은, 상기 전구 물질 100 중량부 대비 100 중량부 내지 2,500 중량부, 100 중량부 내지 2,000 중량부, 100 중량부 내지 1,900 중량부, 100 중량부 내지 1,800 중량부, 100 중량부 내지 1,700 중량부, 100 중량부 내지 1,600 중량부, 100 중량부 내지 1,500 중량부, 100 중량부 내지 1,400 중량부, 100 중량부 내지 1,300 중량부, 100 중량부 내지 1,200 중량부, 100 중량부 내지 1,100 중량부, 100 중량부 내지 1,000 중량부, 100 중량부 내지 900 중량부, 100 중량부 내지 800 중량부, 100 중량부 내지 700 중량부, 100 중량부 내지 600 중량부, 100 중량부 내지 500 중량부, 100 중량부 내지 400 중량부, 100 중량부 내지 300 중량부 또는 150 중량부 내지 250 중량부 정도의 비율로 포함될 수 있으나, 이는 필요에 따라서 적절하게 변경될 수 있다.
전구체는, 필요한 경우에 용매를 추가로 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 용매는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 톨루엔, 크실렌, 시클로펜타논 또는 시클로헥사논 등의 공지의 용매에서 적절한 종류가 선택될 수 있다.
전구체는, 또한 필요에 따라서, 배향성 화합물 및/또는 가교제 등의 네트워크 형성 반응을 촉진하기 위하여, 적절한 라디칼 또는 양이온 개시제나 아민 등의 촉매 등이나 네트워크를 형성할 수 있는 기타 반응성 화합물 또는 계면 활성제 등의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
본 출원은 또한 액정셀의 제조 방법에 대한 것이다. 액정셀의 제조 방법은, 예를 들면, 상기 전구체의 층에 광을 조사하는 것을 포함할 수 있다. 전구체의 층에 광을 조사하는 것에 의하여 상기 기술한 배향성 화합물의 배향, 가교 및/또는 중합에 의한 네트워크의 형성 및 액정 화합물의 상분리를 유도할 수 있다.
전구체의 층은, 전구체를 적절한 기판, 예를 들면, 상기 기재층에 코팅하여 형성할 수 있다. 전구체의 층은, 예를 들어, 전구체가 액상인 경우에는, 바 코팅, 콤마 코팅, 잉크젯 코팅 또는 스핀 코팅 등의 통상의 코팅 방식으로 형성될 수 있다. 전구체의 층이 형성되는 기재층의 표면에는, 예를 들면, 상기 기술한 투명 전극층이 형성되어 있을 수 있다.
전구체의 층을 형성한 후에 상기 층에 광을 조사할 수 있다. 광의 조사는, 예를 들어, 전구체가 용매 등을 포함하는 경우에는, 형성된 층을 적절한 조건에서 건조하여 용매를 휘발시킨 후에 수행할 수 있다. 이러한 건조는 예를 들면, 약 80℃ 내지 130℃의 온도에서 약 1분 내지 10분 동안 수행할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
광의 조사는, 전구체의 층에 포함되는 배향성 화합물이 정렬될 수 있도록 수행될 수 있다. 통상적으로 배향성 화합물의 정렬은 직선 편광된 광을 사용하여 수행될 수 있다. 조사되는 광의 파장이나 세기는 배향성 화합물의 적절한 정렬을 제공할 수 있도록 선택될 수 있다. 전형적으로 배향성 화합물, 예를 들어 광배향성 화합물은, 가시광이나 근자외선(near ultraviolet) 범위의 광에 의해 정렬하지만, 필요한 경우에 원자외선(far ultraviolet)이나 근적외선(near Infrared) 범위의 광이 사용될 수도 있다.
광의 조사는, 액정 화합물이 등방성인 상태(Isotropic state)에서 수행될 수 있다. 도 2는, 기재층(1011)상에 형성되어 있으면서 등방성 상태인 액정 화합물(화살표)을 포함하는 전구체의 층(201)에 광을 조사하는 과정을 모식적으로 보여주는 도면이다. 액정 화합물을 등방성인 상태로 유지하기 위하여, 예를 들어, 광의 조사는 액정 화합물의 등방성 전이 온도(TNI, isotropic transition temperature) 또는 그 이상의 온도 범위에서 수행할 수 있다.
광의 조사를 통하여 배향성 화합물은 방향성을 가진 상태로 정렬되고, 내부에 분산된 액정 화합물은 상기 배향성 화합물의 정렬 방향에 따라서 배향될 수 있다. 도 3은, 광 조사 후에 기재층(1011) 상에 형성된 배향성 네트워크(1021) 및 액정 영역(1022)을 포함하는 액정층(102)을 모식적으로 보여주는 도면이다.
필요한 경우에 배향성 네트워크의 형성 등을 보다 촉진하기 위하여 상기 광의 조사 공정의 전 또는 후, 또는 그와 동시에 적절한 열의 인가 또는 노광 공정을 수행할 수 있다.
상기 과정을 통하여 액정층을 형성한 후에 필요한 경우에 형성된 액정층에 추가적인 기재층, 예를 들면, 표면에 투명 전극층이 형성되어 있는 기재층을 부착하여 도 1에 나타난 바와 같은 구조의 소자를 형성할 수도 있다.
상기와 같은 액정셀의 제조 과정은, 예를 들면, 롤투롤(roll to roll) 방식 등에 의해 연속적으로 진행할 수 있다.
본 출원은 또한, 액정셀의 용도에 대한 것이다. 예시적인 액정셀은, 예를 들면, 롤투롤 공정 등을 통하여 간단하고 연속적으로 제조할 수 있다. 액정셀은 또한 플렉서블 소자로 구현될 수 있으며, 우수한 콘트라스트 비율을 확보할 수 있다.
이러한 액정셀은 다양한 용도에 적용될 수 있으며, 예를 들면, 스마트 윈도우, 윈도우 보호막, 플렉서블 디스플레 소자, 3D 영상 표시용 액티브 리타더(active retarder) 또는 시야각 조절 필름 등에 이르는 다양한 분야에 응용될 수 있다.
본 출원의 예시적인 액정셀은, 예를 들면, 롤투롤 공정 등을 통하여 간단하고 연속적으로 제조할 수 있다. 상기 액정셀은 또한 플렉서블 소자로 구현될 수 있고, 우수한 콘트라스트 비율을 확보할 수 있다. 이러한 액정셀은, 예를 들면, 스마트 윈도우, 윈도우 보호막, 플렉서블 디스플레 소자, 3D 영상 표시용 액티브 리타더(active retarder) 또는 시야각 조절 필름 등을 포함한 다양한 용도에 적용될 수 있다.
도 1은 예시적인 액정셀을 보여준다.
도 2 및 3은, 예시적인 액정셀의 제조 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 실시예에서 제조된 액정셀의 두 장의 편광판 사이에서의 휘도 변화를 보여주는 사진이다.
도 5는, 실시예에서 제조된 액정셀의 투과율을 보여주는 그래프이다.
도 6은, 실시예에서 제조된 액정셀의 편광 가시광의 회전에 따른 위상차를 보여주는 도면이다.
도 7은, 실시예에서 제조된 액정셀의 콘트라스트 비율을 측정한 그래프이다.
이하 본 출원에 따른 실시예를 통하여 상기 액정셀을 구체적으로 설명하지만, 상기 액정셀의 범위가 하기 제시된 실시에에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예
전구체의 조제
액정 화합물(ZGS-8017, JNC, 이상 굴절률: 약 1.597, 정상 굴절률: 약 1.487) 7 g, 배향성 화합물로서 하기 화학식 1의 반복 단위를 가지는 폴리노르보넨 불소화 신나메이트 화합물(PNBCi, 중량평균분자량 85,000, PDI(polydispersity index): 약 4.75) 3 g 및 자외선 경화성 화합물(NOA-65, Norland Optical Adhesive 65) 1 g을 100 g의 톨루엔에 배합하고, 개시제를 적정량 배합하여 전구체를 제조하였다.
[화학식 1]
Figure 112012070364816-pat00001
액정셀의 제조
표면에 ITO 투명 전극층이 형성되어 있는 투명 폴리카보네이트 기재층의 전극층상에 제조된 전구체를 바 코터로 코팅하고, 용매인 톨루엔을 휘발시켜서 약 7 ㎛의 두께의 전구체의 층을 형성시켰다. 그 후 전구체의 층을 상부에 WGP(Wire Grid Polarizer)가 배치된 핫 플레이트에 위치시킨 후에 핫 플레이트의 온도를 90℃로 설정하였다. 전구체의 층이 투명해질 때까지 유지시킨 후에 투명한 상태의 전구체의 층에 WGP를 매개로 직선 편광된 자외선(1,200 mJ/cm2)을 조사하여 배향성 네트워크 및 액정 영역을 포함하는 액정층을 형성시켰다. 상기 형성된 배향성 네트워크에 대하여 프리즘 커플러를 이용하여 측정한 굴절률은 약 1.573 정도였다. 그 후 표면에 ITO 투명 전극층이 형성된 폴리카보네이트 필름의 ITO 투명 전극층의 면을 형성된 액정층에 부착하여 액정셀을 제조하였다.
시험예 1.
실시예에서 제조된 액정셀을 광흡수축이 서로 직교하도록 배치된 두 장의 편광판(상부 및 하부 편광판) 사이에 위치시켰다. 액정셀의 액정의 배향 방향을 상부 편광판의 광 투과축과 45도 또는 90도를 이루도록 배치한 상태에서 하부 편광판측으로 광을 조사하면서 휘도를 평가하였다. 도 4는 상기 평가 결과를 보여주는 사진이고, 도 4의 좌측 도면은 광 투과축과 45도를 이루는 경우를 보여주며, 우측 도면은 90도를 이루는 경우를 보여준다.
시험예 2.
실시예와 동일한 방식으로 액정셀을 제조하되, 광의 조사 강도를 변화시켜 가면서 액정셀을 제조하고, 그에 따른 투과율을 측정하여 이를 도 5에 도시하였다. 도 5로부터 배향성 네트워크의 정렬 정도에 따라서 액정셀의 투명성이 변화하는 것을 확인할 수 있다.
시험예 3.
실시예와 동일한 방식으로 액정셀을 제조하되, 광의 조사 강도를 변화시켜 가면서 액정셀을 제조하고, 엑소스텝(axostep) 장비로 노광량에 따른 편광 가시광의 회전에 따른 위상차 특성을 평가하여 그 결과를 도 6에 도시하였다.
시험예 4.
실시예에서 제조된 액정셀을 광흡수축이 서로 직교하도록 배치된 두 장의 편광판(상부 및 하부 편광판) 사이에 위치시켰다. 액정셀의 배향 방향이 두 개의 편광판 중 어느 하나의 편광판의 광 투과축과 45도를 이루도록 배치하였다. 이어서, 상하 기재층(폴리카보네이트 필름)의 ITO 투명 전극층에 AC 전원을 연결하고, 포토다이오드 레이저로 구동 전압에 따른 투과율을 측정하여 이를 도 7에 도시하였다. 도 7에서 확인되는 바와 같이, 실시예의 액정셀은 약 43 V의 전압에서 약 400:1의 콘트라스트 비율을 나타내었다.
101A, 101B, 1011: 기재층
102: 액정층
201: 전구체의 층
1021: 배향성 네트워크
1022: 액정 영역

Claims (20)

  1. 배향성 네트워크 및 상기 배향성 네트워크 내에 존재하며, 액정 화합물을 포함하는 액정 영역을 가지는 액정층을 포함하고, 전압이 인가되지 않은 상태에서 광투과율이 80% 이상인 액정셀.
  2. 제 1 항에 있어서, 배향성 네트워크는 광배향성 화합물을 포함하는 전구 물질의 네트워크인 액정셀.
  3. 제 2 항에 있어서, 배향성 네트워크에서 광배향성 화합물은, 방향성을 가지도록 정렬된 상태이고, 액정 영역의 액정 화합물은 상기 정렬 상태의 네트워크에 의해 배향되어 있는 액정셀.
  4. 제 2 항에 있어서, 광배향성 화합물이 아조 화합물, 스틸벤 화합물, 시클로부탄 테트라카복실산 이무수물, 방향족 폴리실란, 방향족 폴리에스테르, 폴리스티렌, 신나메이트 화합물, 쿠마린 화합물, 신남아미드 화합물, 테트라히드로프탈이미드 화합물, 말레이미드 화합물, 벤조페논 화합물, 디페닐아세틸렌 화합물, 찰콘 화합물, 안트라세닐 화합물, 벤조에이트 화합물, 벤조아미드 화합물, 메타아크릴아미도아릴 (메타)아크릴레이트 화합물 또는 스피로피란 화합물인 액정셀.
  5. 제 1 항에 있어서, 배향성 네트워크 및 액정 화합물은 하기 수식 1을 만족하는 액정셀:
    [수식 1]
    (1-a)×{(2no 2+ne 2)/3}0.5 < np < (1+a)×{(2no 2+ne 2)/3}0.5
    상기 수식 1에서, np는 배향성 네트워크의 굴절률이고, no는 액정 화합물의 정상 굴절률이며, ne는 액정 화합물의 이상 굴절률이고, a는 0 ≤ a < 0.5를 만족하는 수이다.
  6. 제 1 항에 있어서, 배향성 네트워크는, 유전율이 3 이상인 액정셀.
  7. 제 1 항에 있어서, 액정 화합물은 하기 수식 2를 만족하는 네마틱 액정 화합물인 액정셀:
    [수식 2]
    (1.53-b) < {(2no 2+ne 2)/3}0.5 < (1.53+b)
    상기 수식 2에서, no는 액정 화합물의 정상 굴절률이고, ne는 액정 화합물의 이상 굴절률이며, b는 0.1 ≤ b ≤ 1을 만족하는 수이다.
  8. 제 1 항에 있어서, 액정 화합물의 이상 유전율(εe)과 정상 유전율(εo)의 차이(εe-εo)가 3 이상인 액정셀.
  9. 제 1 항에 있어서, 액정층은 배향성 네트워크 100 중량부 대비 100 중량부 내지 2,500 중량부의 액정 화합물을 포함하는 액정셀.
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서, 서로 대향하여 배치된 2개의 기재층을 추가로 포함하고, 액정층이 상기 기재층의 사이에 형성되어 있는 액정셀.
  12. 제 11 항에 있어서, 기재층의 액정층측면에는 전극층이 형성되어 있는 액정셀.
  13. 제 1 항에 있어서, 액정층의 양측에 배치된 편광판을 추가로 포함하는 액정셀.
  14. 배향성 화합물을 포함하는 배향성 네트워크의 전구 물질 및 액정 화합물을 포함하는 제 1 항의 액정층의 전구체.
  15. 제 14 항에 있어서, 배향성 네트워크 및 액정 화합물은 하기 수식 1을 만족하는 액정층의 전구체:
    [수식 1]
    (1-a)×{(2no 2+ne 2)/3}0.5 < np < (1+a)×{(2no 2+ne 2)/3}0.5
    상기 수식 1에서, np는 배향성 네트워크 전구 물질로부터 형성된 배향성 네트워크의 굴절률이고, no는 액정 화합물의 정상 굴절률이며, ne는 액정 화합물의 이상 굴절률이고, a는 0 ≤ a < 0.5를 만족하는 수이다.
  16. 제 14 항에 있어서, 액정 화합물은 하기 수식 2를 만족하는 네마틱 액정 화합물인 액정층의 전구체:
    [수식 2]
    (1.53-b) < {(2no 2+ne 2)/3}0.5 < (1.53+b)
    상기 수식 2에서, no는 액정 화합물의 정상 굴절률이고, ne는 액정 화합물의 이상 굴절률이며, b는 0.1 ≤ b ≤ 1을 만족하는 수이다.
  17. 제 14 항에 있어서, 액정 화합물의 이상 유전율(εe)과 정상 유전율(εo)의 차이(εe-εo)가 3 이상인 액정층의 전구체.
  18. 제 14 항의 전구체를 사용하여 형성한 층에 광을 조사하는 것을 포함하는 액정셀의 제조 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 조사되는 광이 직선 편광된 광인 액정셀의 제조 방법.
  20. 제 18 항에 있어서, 광의 조사는 액정 화합물의 등방성 전이 온도 또는 그 이상의 온도에서 수행하는 액정셀의 제조 방법.
KR1020120096135A 2011-08-31 2012-08-31 액정셀 KR101415127B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/601,628 US9411189B2 (en) 2011-08-31 2012-08-31 Liquid crystal cell
PCT/KR2012/007007 WO2013032283A2 (ko) 2011-08-31 2012-08-31 액정셀
CN201280053334.4A CN103907052B (zh) 2011-08-31 2012-08-31 液晶盒
JP2014528288A JP2014527202A (ja) 2011-08-31 2012-08-31 液晶セル

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20110087945 2011-08-31
KR1020110087945 2011-08-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130024863A KR20130024863A (ko) 2013-03-08
KR101415127B1 true KR101415127B1 (ko) 2014-07-04

Family

ID=48176761

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120096135A KR101415127B1 (ko) 2011-08-31 2012-08-31 액정셀

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9411189B2 (ko)
JP (1) JP2014527202A (ko)
KR (1) KR101415127B1 (ko)
CN (1) CN103907052B (ko)
TW (1) TWI510844B (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015114864A1 (ja) * 2014-01-30 2015-08-06 公立大学法人兵庫県立大学 光反応性液晶組成物、表示素子、光学素子、表示素子の製造方法、光学素子の製造方法
TWI468729B (zh) * 2014-02-06 2015-01-11 Benq Materials Corp 光切換模組
CN106164764B (zh) * 2014-04-11 2020-06-12 默克专利股份有限公司 液晶材料
WO2016016156A1 (en) * 2014-07-31 2016-02-04 Rolic Ag Encapsulation structure for an oled display incorporating antireflection properties
US10955976B2 (en) * 2015-07-09 2021-03-23 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Flexible display
KR102443844B1 (ko) * 2015-11-30 2022-09-16 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치
JP7043846B2 (ja) * 2018-01-22 2022-03-30 大日本印刷株式会社 調光素子及び調光素子の製造方法
KR20200084110A (ko) * 2019-01-02 2020-07-10 현대모비스 주식회사 차량용 영상장치 및 그 제어방법
CN109976018B (zh) * 2019-04-10 2020-09-01 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 显示装置和显示装置的制备方法
KR102047783B1 (ko) * 2019-07-11 2019-11-22 김종욱 액정 디스플레이 및 이를 포함하는 표시 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR960035121A (ko) * 1995-03-10 1996-10-24 세끼자와 다다시 액정표시장치 및 그 제조방법
JPH11326911A (ja) * 1998-05-15 1999-11-26 Fuji Xerox Co Ltd 反射型液晶表示素子およびその製造方法
US20020067329A1 (en) 2000-10-16 2002-06-06 Stanley Electric Co., Ltd. Liquid-crystal device and a method of driving the same
JP2004163867A (ja) 2002-04-30 2004-06-10 Hewlett Packard Co <Hp> 双安定ネマチック液晶デバイス

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8922168D0 (en) * 1989-10-02 1989-11-15 Merck Patent Gmbh Method for increasing the dielectric anisotropy of liquid crystals
JP3060656B2 (ja) 1990-11-26 2000-07-10 セイコーエプソン株式会社 液晶表示素子
JP2827720B2 (ja) * 1992-06-26 1998-11-25 日本電気株式会社 液晶光学素子およびその製造方法
JPH0798443A (ja) * 1993-09-29 1995-04-11 Dainippon Ink & Chem Inc 液晶表示パネル用基板の洗浄方法
JP3544595B2 (ja) * 1994-12-27 2004-07-21 松下電器産業株式会社 液晶表示装置の駆動方法および表示装置
JPH09127492A (ja) * 1995-08-30 1997-05-16 Nikon Corp 表示体及びその製造方法
TW594190B (en) * 1996-09-13 2004-06-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Polymer dispersion type liquid crystal display element and producing method therefor
US6512566B1 (en) * 1997-10-24 2003-01-28 Canon Kabushiki Kaisha Matrix substrate, liquid crystal display device using it, and method for producing the matrix substrate
WO1999031545A1 (fr) * 1997-12-17 1999-06-24 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Panneau d'affichage a cristaux liquides de type dispersion de polymere et son procede de fabrication
JPH11249105A (ja) * 1998-03-05 1999-09-17 Fuji Xerox Co Ltd 高分子分散液晶素子の製造方法
JP2000098354A (ja) * 1998-09-24 2000-04-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高分子分散型液晶表示素子及びその製造方法
KR100706157B1 (ko) * 1998-12-15 2007-04-11 롤리크 아게 액정 재료용 배향 층 및 이를 포함하는 액정 셀
JP2000321562A (ja) 1999-05-12 2000-11-24 Japan Science & Technology Corp リバースモード光スイッチング機能を有する液晶光学装置とその製造方法
JP2001083496A (ja) 1999-09-13 2001-03-30 Fuji Xerox Co Ltd ポリマーネットワーク型コレステリック液晶素子の製造方法
KR20050094011A (ko) * 2004-03-17 2005-09-26 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사 고분자 네크워크 액정 배열 방법
US8123977B2 (en) * 2005-11-07 2012-02-28 Lg Chem, Ltd. Copolymer for liquid crystal alignment, liquid crystal aligning layer including copolymer for liquid crystal alignment, and liquid crystal display including liquid crystal aligning layer
US20100085860A1 (en) * 2007-03-28 2010-04-08 Ryuichi Katayama Optical head device, and optical information recording/reproducing device and optical information recording/reproducing method using the same
JP2010002506A (ja) * 2008-06-18 2010-01-07 Fuji Xerox Co Ltd 光書込型表示装置、書込装置、及び光書き込み方法
EP2302012B1 (en) 2008-07-16 2015-03-18 LG Chem, Ltd. Pressure-sensitive adhesive composition, polarization plate, and liquid crystal display
EP2371930B1 (en) * 2010-03-31 2014-08-06 Sony Corporation A blue phase liquid crystal composition
JP5839211B2 (ja) * 2011-12-06 2016-01-06 エルジー・ケム・リミテッド 液晶セル

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR960035121A (ko) * 1995-03-10 1996-10-24 세끼자와 다다시 액정표시장치 및 그 제조방법
JPH11326911A (ja) * 1998-05-15 1999-11-26 Fuji Xerox Co Ltd 反射型液晶表示素子およびその製造方法
US20020067329A1 (en) 2000-10-16 2002-06-06 Stanley Electric Co., Ltd. Liquid-crystal device and a method of driving the same
JP2004163867A (ja) 2002-04-30 2004-06-10 Hewlett Packard Co <Hp> 双安定ネマチック液晶デバイス

Also Published As

Publication number Publication date
US20130201435A1 (en) 2013-08-08
JP2014527202A (ja) 2014-10-09
TW201316098A (zh) 2013-04-16
TWI510844B (zh) 2015-12-01
US9411189B2 (en) 2016-08-09
KR20130024863A (ko) 2013-03-08
CN103907052B (zh) 2017-02-22
CN103907052A (zh) 2014-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101415127B1 (ko) 액정셀
US9840668B2 (en) Liquid crystal device
KR101422441B1 (ko) 액정 소자
KR101560032B1 (ko) 액정셀
EP2933273B1 (en) Polymerizable composition

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170328

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180418

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190401

Year of fee payment: 6