KR102408895B1 - Polymer dispersed liquid crystal display device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

고분자 분산 액정 표시 장치의 제조방법을 제공한다. 상기 제조방법은 액정 분자들, UV-경화성 고분자 전구체, 및 무기입자들을 함유하는 고분자 분산 액정 조성물을 제조하는 단계를 포함한다. 하부 투명전극이 코팅된 하부 유리 기판 상에 상기 고분자 분산 액정 조성물을 코팅하여 고분자 분산 액정층을 형성한다. 상기 고분자 분산 액정층 상에 상부 투명전극이 코팅된 상부 유리 기판을 진공접합하여 고분자 분산 액정 셀을 형성한다. 상기 고분자 분산 액정 셀에 UV를 조사하여 UV-경화성 고분자 전구체를 고분자화하여 고분자 매트릭스를 형성하는 것과 동시에 상기 고분자 매트릭스 내에 상기 액정 분자들이 상분리시켜 상기 고분자 매트릭스 내에 액정 액적을 형성한다.A method for manufacturing a polymer dispersed liquid crystal display is provided. The manufacturing method includes preparing a polymer dispersed liquid crystal composition containing liquid crystal molecules, a UV-curable polymer precursor, and inorganic particles. A polymer dispersed liquid crystal layer is formed by coating the polymer dispersed liquid crystal composition on a lower glass substrate coated with a lower transparent electrode. A polymer dispersed liquid crystal cell is formed by vacuum bonding an upper glass substrate coated with an upper transparent electrode on the polymer dispersed liquid crystal layer. UV is irradiated to the polymer dispersed liquid crystal cell to polymerize the UV-curable polymer precursor to form a polymer matrix, and the liquid crystal molecules in the polymer matrix are phase-separated to form liquid crystal droplets in the polymer matrix.

Description

고분자 분산 액정 표시 장치 및 이의 제조방법{Polymer dispersed liquid crystal display device and manufacturing method thereof}Polymer dispersed liquid crystal display device and manufacturing method thereof

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고분자 분산 액정 표시 장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a polymer dispersed liquid crystal display device and a method for manufacturing the same.

태양광의 투과율을 원하는 방향으로 자유롭게 조절할 수 있는 스마트 윈도우는 사용되는 소재의 종류에 따라 다양하게 나누어지고 있으며, 특히 고분자 분산 액정(Polymer Dispersed Liquid Crystal, PDLC)을 이용한 스마트 윈도우는 대형화에 용이하며 그 활용도가 높다.Smart windows that can freely adjust the transmittance of sunlight in a desired direction are divided in various ways depending on the type of material used. In particular, smart windows using Polymer Dispersed Liquid Crystal (PDLC) are easy to enlarge and useful. is high

PDLC가 적용된 스마트 윈도우는 고분자 매트릭스에 미세한 액정방울들이 형성되어 있으며, 전압을 인가하면 액정방울들이 반응하여 인가된 전계 방향에 따라 일정한 방향으로 정렬되며, 정렬된 방향과 투과되는 빛의 방향이 일치하게 되어 빛을 투과시키는 원리로 작동된다.In the smart window to which PDLC is applied, fine liquid crystal droplets are formed in a polymer matrix, and when a voltage is applied, the liquid crystal droplets react and are aligned in a certain direction according to the direction of the applied electric field. It works on the principle of transmitting light.

반대로, 스마트 윈도우에 전압을 인가하지 않는 경우 액정 방울이 방향성을 잃게되어 불규칙적으로 배열되기 때문에 빛이 투과하지 않고 산란된다.Conversely, if no voltage is applied to the smart window, the liquid crystal droplets lose directionality and are irregularly arranged, so light is scattered without being transmitted.

이러한 특성을 이용하여 스마트 윈도우는 창문, 거울, 디스플레이 장치에 적용할 수 있으며, 빛의 투과도 및 반사도를 조절하는 용도로 사용되고 있다. 일예로 스마트 윈도우를 건축물 또는 자동차에 적용하여 조광이 필요한 경우 태양광이 실내로 들어올 수 있도록 투명하게 조절할 수 있고, 반대로 태양광을 차단할 수 있다.Using these characteristics, the smart window can be applied to windows, mirrors, and display devices, and is used to control light transmittance and reflectivity. For example, when a smart window is applied to a building or vehicle and dimming is required, it can be transparently adjusted so that sunlight can enter the room, and on the contrary, it can block sunlight.

한편, 종래의 PDLC 접합 유리의 제조방법은 대개 대량 생산을 위해 롤투롤 공정으로 수행되어 왔다. 구체적으로는 PDLC 필름을 플라스틱 시트에 라미네이팅 한 후 표면에 PDLC가 형성된 플라스틱 시트를 유리 기판에 부착하여 PDLC 접합 유리를 제조한다. 하지만, 전술된 종래 기술로 제조된 PDLC 접합 유리의 경우 유리 기판 사이에 배치된 플라스틱 시트가 시간이 지남에 따라 황변된다. 이에, PDLC 접합 유리의 빛 투과율이 떨어질 수밖에 없는 단점이 있다.On the other hand, the conventional method of manufacturing a PDLC laminated glass has been usually performed in a roll-to-roll process for mass production. Specifically, after laminating a PDLC film on a plastic sheet, a plastic sheet having a PDLC formed thereon is attached to a glass substrate to prepare PDLC laminated glass. However, in the case of the PDLC laminated glass manufactured by the prior art described above, the plastic sheet disposed between the glass substrates yellows over time. Accordingly, there is a disadvantage in that the light transmittance of the PDLC laminated glass is inevitably reduced.

또한, 이와 같은 문제를 해결하기 위해 종래에는 상부 유리 기판 및 하부 유리 기판 사이에 PDLC 조성물을 주입하여 PDLC 유리를 제조하기도 했으나 유리 기판의 모세관 작용에 의해 크랙이 발생하기 때문에 소형셀의 제조는 가능하나 대면적 생산이 어려운 단점이 있다.In addition, in order to solve this problem, conventionally, PDLC glass was manufactured by injecting a PDLC composition between the upper glass substrate and the lower glass substrate, but since cracks occur due to the capillary action of the glass substrate, it is possible to manufacture small cells The disadvantage is that large-area production is difficult.

이에 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 착안된 것으로서, 플라스틱 시트 없이 대면적 생산이 가능한 유리기반의 고분자 분산 액정 표시 장치를 제조할 수 있는 고분자 분산 액정 표시 장치의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. 또한, 본 발명은 PDLC 접합 유리의 빛 투과율을 향상시킬 수 있는 고분자 분산 액정 표시 장치 및 이의 제조방법을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.Accordingly, the present invention was conceived to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a polymer dispersed liquid crystal display capable of manufacturing a glass-based polymer dispersed liquid crystal display capable of large-area production without a plastic sheet. There is this. Another object of the present invention is to provide a polymer dispersed liquid crystal display capable of improving the light transmittance of PDLC laminated glass and a method for manufacturing the same.

본 발명의 일측면은 고분자 분산 액정 표시 장치의 제조방법을 제공한다. 상기 제조방법은 액정 분자들, UV-경화성 고분자 전구체, 및 무기입자들을 함유하는 고분자 분산 액정 조성물을 제조하는 단계를 포함한다. 하부 투명전극이 코팅된 하부 유리 기판 상에 상기 고분자 분산 액정 조성물을 코팅하여 고분자 분산 액정층을 형성한다. 상기 고분자 분산 액정층 상에 상부 투명전극이 코팅된 상부 유리 기판을 진공접합하여 고분자 분산 액정 셀을 형성한다. 상기 고분자 분산 액정 셀에 UV를 조사하여 UV-경화성 고분자 전구체를 고분자화하여 고분자 매트릭스를 형성하는 것과 동시에 상기 고분자 매트릭스 내에 상기 액정 분자들이 상분리시켜 상기 고분자 매트릭스 내에 액정 액적을 형성한다.One aspect of the present invention provides a method for manufacturing a polymer dispersed liquid crystal display. The manufacturing method includes preparing a polymer dispersed liquid crystal composition containing liquid crystal molecules, a UV-curable polymer precursor, and inorganic particles. A polymer dispersed liquid crystal layer is formed by coating the polymer dispersed liquid crystal composition on a lower glass substrate coated with a lower transparent electrode. A polymer dispersed liquid crystal cell is formed by vacuum bonding an upper glass substrate coated with an upper transparent electrode on the polymer dispersed liquid crystal layer. UV is irradiated to the polymer dispersed liquid crystal cell to polymerize the UV-curable polymer precursor to form a polymer matrix, and the liquid crystal molecules in the polymer matrix are phase-separated to form liquid crystal droplets in the polymer matrix.

상기 무기입자들은 SiO2 입자들을 포함한다. 상기 SiO2 입자들은 상기 고분자 분산 액정 조성물 전체 중량 대하여 5 wt% 내지 7wt% 범위로 포함된다. 상기 SiO2 입자들은 C3-C10 치환 또는 비치환된 알킬 트라이(C1-C2 알콕시) 실란으로 표면개질된다.The inorganic particles include SiO 2 particles. The SiO 2 particles are included in the range of 5 wt% to 7 wt% based on the total weight of the polymer dispersed liquid crystal composition. The SiO 2 particles are surface-modified with C3-C10 substituted or unsubstituted alkyl tri(C1-C2 alkoxy) silane.

상기 고분자 분산 액정 조성물은 100 ℃ 내지 160 ℃의 온도에서 10분 내지 150분 동안 20,000 rpm 내지 40,000 rpm 의 속도로 교반될 수 있다. 상기 고분자 분산 액정 조성물은 상기 교반 후 진공상태에서 탈기될 수 있다.The polymer dispersed liquid crystal composition may be stirred at a temperature of 100° C. to 160° C. for 10 minutes to 150 minutes at a rate of 20,000 rpm to 40,000 rpm. The polymer dispersed liquid crystal composition may be degassed in a vacuum state after the stirring.

상기 고분자 분산 액정 조성물은 액정 분자들 50 wt% 내지 70 wt%, 접합증진제 25 wt% 내지 45wt%, 및 무기입자들 5 wt% 내지 7wt%를 포함할 수 있다. The polymer dispersed liquid crystal composition may include 50 wt% to 70 wt% of liquid crystal molecules, 25 wt% to 45 wt% of a bonding enhancer, and 5 wt% to 7 wt% of inorganic particles.

상기 고분자 분산 액정 조성물을 코팅하는 것은 와이어 바 코팅을 사용하여 수행할 수 있다. Coating the polymer dispersed liquid crystal composition may be performed using wire bar coating.

상기 진공접합하는 단계는 진공접합 장치를 사용하며 상기 진공접합 장치는, 진공챔버, 상기 진공 챔버 내부의 바닥면 상에 배치되어 상기 고분자 분산 액정층이 형성된 상기 하부 유리 기판을 지지하기 위한 지지대. 상기 지지대의 주변에 인접하여 배치되고 상기 지지대 표면에 대한 수직 방향과 평행하게 연장되는 복수 개의 회전축들, 상기 회전축에 고정되어 배치되되 상기 지지대의 표면과 수평한 방향으로 상기 지지대의 상부로 돌출되어 상기 상부 유리 기판이 거치되는 받침대, 상기 회전축의 상부말단에 배치되는 내부 자석, 및 상기 진공 챔버의 외부에 배치되어 상기 내부 자석에 척력 및/또는 인력을 가하여 상기 회전축을 회전시키는 외부 자석을 포함할 수 있다. 상기 진공접합은 상기 회전축의 회전에 의해 상기 상부 유리 기판을 상기 고분자 분산 액정층 상에 낙하시켜 수행할 수 있다.The vacuum bonding step uses a vacuum bonding device, and the vacuum bonding device is a vacuum chamber, a support for supporting the lower glass substrate on which the polymer dispersed liquid crystal layer is formed, which is disposed on the bottom surface of the vacuum chamber. A plurality of rotation shafts disposed adjacent to the periphery of the support and extending in a direction perpendicular to and parallel to the surface of the support are fixed to the rotation shaft and protrude to the upper part of the support in a direction parallel to the surface of the support. It may include a pedestal on which the upper glass substrate is mounted, an internal magnet disposed at the upper end of the rotation shaft, and an external magnet disposed outside the vacuum chamber to apply a repulsive force and/or attractive force to the internal magnet to rotate the rotation shaft. have. The vacuum bonding may be performed by dropping the upper glass substrate onto the polymer dispersed liquid crystal layer by rotation of the rotation shaft.

상기 진공접합 장치는, 상기 상부 유리 기판이 낙하 시 상기 상부 유리 기판이 상기 고분자 분산 액정층과 일체로 접합될 수 있도록 상기 지지부로부터 수직방향으로 상기 상부 유리 기판의 옆면을 따라 배치되는 이탈방지 가이드를 더 포함할 수 있다.The vacuum bonding device includes a separation prevention guide disposed along a side surface of the upper glass substrate in a vertical direction from the support so that the upper glass substrate can be integrally bonded with the polymer dispersed liquid crystal layer when the upper glass substrate is dropped. may include more.

본 발명의 다른 측면은 고분자 분산 액정 표시 장치를 제공한다. 상기 고분자 분산 액정 표시 장치는 하부 유리 기판 상에 배치된 하부 투명전극을 구비한다. 상기 하부 투명전극 상에 고분자 매트릭스 내에 액정 액적들이 분산 배치된 고분자 분산 액정층이 배치된다. 상기 고분자 분산 액정층 상에 상부 투명전극과 상부 유리 기판이 차례로 배치된다. 상기 고분자 분산 액정층은 상기 고분자 매트릭스 내에 SiO2 입자들을 더 포함하고, 상기 SiO2 입자들은 상기 고분자 분산 액정층의 전체 중량에 대해 5 wt% 내지 7wt% 범위로 포함된다.Another aspect of the present invention provides a polymer dispersed liquid crystal display device. The polymer dispersed liquid crystal display includes a lower transparent electrode disposed on a lower glass substrate. A polymer dispersed liquid crystal layer in which liquid crystal droplets are dispersedly disposed in a polymer matrix is disposed on the lower transparent electrode. An upper transparent electrode and an upper glass substrate are sequentially disposed on the polymer dispersed liquid crystal layer. The polymer dispersed liquid crystal layer further includes SiO 2 particles in the polymer matrix, and the SiO 2 particles are included in an amount of 5 wt% to 7 wt% based on the total weight of the polymer dispersed liquid crystal layer.

본 발명을 따르면 고분자 분산 액정 표시 장치의 제조방법은 간소화된 공정으로 플라스틱 시트 없이 유리 기판에 직접 PDLC를 형성할 수 있고 대면적 생산이 가능한 고분자 분산 액정 표시 장치를 제조할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 의한 고분자 분산 액정 표시 장치 및 이의 제조방법을 따르면 PDLC 접합 유리의 빛 투과율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the method for manufacturing a polymer dispersed liquid crystal display is a simplified process, and it is possible to form a PDLC directly on a glass substrate without a plastic sheet and to manufacture a polymer dispersed liquid crystal display capable of large-area production. In addition, according to the polymer dispersed liquid crystal display device and the manufacturing method thereof according to the present invention, there is an effect of improving the light transmittance of the PDLC laminated glass.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고분자 분산 액정 표시 장치의 제조방법을 나타낸 플로우차트이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 와이어 바 코팅 공정을 나타낸 이미지이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 진공접합 장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 와이드 바 코터 및 진공접합 장치의 사진들이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 분산 액정 표시 장치의 off 상태와 on 상태를 각각 나타낸 단면도들이다.
도 6은 제조예 1의 고분자 분산 액정 조성물의 SEM 사진들이다.
도 7은 본 발명의 제조예 1 및 제조예 4에 의해 제조된 고분자 분산 액정 표시 장치의 사진들이다.
도 8은 제조예 1의 고분자 분산 액정 표시장치 및 시판 PDLC 필름에 전류 인가 시 전압에 따른 빛 투과율을 나타낸 그래프(a) 및 각도에 따른 빛 투과율을 나타낸 그래프(b)이다.
도 9는 제조예 1의 고분자 분산 액정 표시장치에 전류 인가(a) 및 미인가(b) 시 시간에 따른 투과율 변화를 나타낸 그래프이다.
도 10은 제조예 1의 고분자 분산 액정 표시장치에 전류 미인가(a) 및 인가(b) 시 상태를 나타낸 사진들이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a polymer dispersed liquid crystal display according to an embodiment of the present invention.
2 is an image showing a wire bar coating process according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a vacuum bonding device according to an embodiment of the present invention.
4 is a photograph of a wide bar coater and a vacuum bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.
5A and 5B are cross-sectional views respectively illustrating an off state and an on state of a polymer dispersed liquid crystal display according to an embodiment of the present invention.
6 is an SEM photograph of the polymer dispersed liquid crystal composition of Preparation Example 1.
7 is a photograph of a polymer dispersed liquid crystal display manufactured by Preparation Examples 1 and 4 of the present invention.
8 is a graph (a) showing light transmittance according to voltage when current is applied to the polymer dispersed liquid crystal display device of Preparation Example 1 and a commercially available PDLC film (a) and a graph (b) showing light transmittance according to angle.
9 is a graph showing the change in transmittance over time when current is applied (a) and when current is not applied (b) to the polymer dispersed liquid crystal display of Preparation Example 1. FIG.
10 is a photograph showing the state when no current is applied (a) and when current is applied (b) to the polymer dispersed liquid crystal display of Preparation Example 1. FIG.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.Since the present invention can have various changes and can have various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each figure, like reference numerals have been used for like elements.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고분자 분산 액정 표시 장치의 제조방법을 나타낸 플로우차트이다. 1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a polymer dispersed liquid crystal display according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 먼저 고분자 분산 액정 조성물을 제조한다(S100).Referring to FIG. 1, first, a polymer dispersed liquid crystal composition is prepared (S100).

상기 고분자 분산 액정 조성물은 액정 분자들, UV-경화성 고분자 전구체, 및 무기입자들을 포함할 수 있다.The polymer dispersed liquid crystal composition may include liquid crystal molecules, a UV-curable polymer precursor, and inorganic particles.

상기 액정 분자들은 네마틱, 스메틱 및 콜레스테릭 액정 분자들로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 액정 분자들은 네마틱 액정으로 비페닐 혹은 트라이페닐기의 말단에 시아노기를 갖는 시아노계 액정 분자들일 수 있다. 상기 액정 분자들은 상기 고분자 분산 액정 조성물 총 중량에 대하여 50 wt% 내지 70 wt%의 범위로 포함될 수 있다. The liquid crystal molecules may include at least one selected from the group consisting of nematic, smectic, and cholesteric liquid crystal molecules. Specifically, the liquid crystal molecules are nematic liquid crystal molecules and may be cyano-based liquid crystal molecules having a cyano group at the end of a biphenyl or triphenyl group. The liquid crystal molecules may be included in an amount of 50 wt% to 70 wt% based on the total weight of the polymer dispersed liquid crystal composition.

상기 UV-경화성 고분자 전구체는 모노머 또는 프리폴리머로서, 폴리에스테르 아크릴, 우레탄 아크릴, 에폭시 아크릴, 폴리에테르 아크릴, 폴리티올 아크릴 유도체, 폴리티올 스피로 아세탈계, 에폭시 수지 등이 바람직하나 이에 한정되지 않는다. 상기 UV-경화성 고분자 전구체는 상기 고분자 분산 액정 조성물 전체 중량에 대하여 25 wt% 내지 45 wt% 포함될 수 있다. The UV-curable polymer precursor is a monomer or prepolymer, preferably polyester acrylic, urethane acrylic, epoxy acrylic, polyether acrylic, polythiol acrylic derivative, polythiol spiro acetal, or epoxy resin, but is not limited thereto. The UV-curable polymer precursor may be included in an amount of 25 wt% to 45 wt% based on the total weight of the polymer dispersed liquid crystal composition.

상기 무기 입자들은 상기 고분자 분산 액정 조성물의 와이어 바 코팅을 위해 첨가되는 것으로, 구체적으로 금속 산화물 입자들 일 예로서 SiO2 입자들일 수 있다. 상기 SiO2 입자들은 상기 고분자 분산 액정 조성물 전체 중량 대하여 5 wt% 내지 7wt% 범위로 포함될 수 있다. 상기 SiO2 입자들은 상기 고분자 분산 액정 조성물 전체 중량 대하여 5 wt% 미만으로 포함될 경우 상기 고분자 분산 액정 조성물의 점도가 낮아 와이어 바 코팅이 용이하지 않을 수 있다. 또한, 상기 SiO2 입자들이 상기 고분자 분산 액정 조성물 전체 중량 대하여 7 wt%를 초과할 경우 조성물 내 SiO2 입자들의 뭉침 현상이 발생할 수 있다. 또한, 상기 고분자 분자 액정 조성물로 형성되는 고분자 분자 액정층에 상기 와이어 바 트랙 자국이 남아 고분자 분산 액정 표시 장치의 빛 투과율을 떨어뜨릴 수 있다.The inorganic particles are added for wire bar coating of the polymer dispersed liquid crystal composition, and specifically, metal oxide particles may be SiO 2 particles as an example. The SiO 2 particles may be included in an amount of 5 wt% to 7 wt% based on the total weight of the polymer dispersed liquid crystal composition. When the SiO 2 particles are included in an amount of less than 5 wt% based on the total weight of the polymer dispersed liquid crystal composition, the viscosity of the polymer dispersed liquid crystal composition is low, so that it may not be easy to coat the wire bar. In addition, when the SiO 2 particles exceed 7 wt% based on the total weight of the polymer dispersed liquid crystal composition, aggregation of the SiO 2 particles in the composition may occur. In addition, the wire bar track marks may remain on the polymer molecular liquid crystal layer formed of the polymer molecular liquid crystal composition to decrease light transmittance of the polymer dispersed liquid crystal display device.

상기 SiO2 입자들은 10 내지 20nm의 평균 크기를 가질 수 있고 대체적으로 구형의 입자들일 수 있다. 상기 SiO2 입자들의 표면은 C3-C10 치환 또는 비치환된 알킬 트라이(C1-C2 알콕시) 실란으로 표면개질된 것일 수 있다. 이 때, C3-C10 알킬은 펜틸기이거나 메타크릴옥시기로 치환된 프로필기일 수 있다. 구체적으로, 상기 실란은 펜틸트라이에톡시실란 (pentyltriethoxysilane) 또는 메타크릴옥시프로필 프라이메톡시실란 (methacryloxypropyl trimethoxysilane)일 수 있다. 상기 실란은 SiO2 입자들의 전체 중량 대비 약 1 내지 3 wt%의 함량을 가질 수 있다.The SiO 2 particles may have an average size of 10 to 20 nm and may be generally spherical particles. The surface of the SiO 2 particles may be surface-modified with C3-C10 substituted or unsubstituted alkyl tri(C1-C2 alkoxy) silane. In this case, C3-C10 alkyl may be a pentyl group or a propyl group substituted with a methacryloxy group. Specifically, the silane may be pentyltriethoxysilane or methacryloxypropyl trimethoxysilane. The silane may have an amount of about 1 to 3 wt% based on the total weight of the SiO 2 particles.

상기 고분자 분산 액정 조성물은 100 ℃ 내지 160 ℃의 온도에서 10분 내지 150분 동안 20,000 rpm 내지 40,000 rpm 의 속도로 교반될 수 있다. 이를 통해, 상기 무기 입자들을 혼합물 내에 충분히 분산시킬 수 있다. 또한, 상기 고분자 분산 액정 조성물이 160 ℃ 초과의 온도 또는 150분 초과 시간 동안 교반될 경우 조성물의 점도가 높아질 수 있다. 또한, 상기 고분자 분산 액정 조성물의 교반 속도가 40,000 rpm 초과의 속도로 교반될 경우 속도 상승 대비 고분자 분산 액성 조성물의 균일도 상승이 미미할 수 있다. 상기 가열교반된 조성물을 진공에서 보관하여 탈기할 수 있다. 그 결과, 상기 무기입자들이 매우 균질하게 분산된 고분자 분산 액정 조성물을 얻을 수 있다.The polymer dispersed liquid crystal composition may be stirred at a temperature of 100° C. to 160° C. for 10 minutes to 150 minutes at a rate of 20,000 rpm to 40,000 rpm. Through this, the inorganic particles can be sufficiently dispersed in the mixture. In addition, when the polymer dispersed liquid crystal composition is stirred at a temperature of more than 160° C. or for a time exceeding 150 minutes, the viscosity of the composition may increase. In addition, when the stirring speed of the polymer dispersed liquid crystal composition is stirred at a speed of more than 40,000 rpm, the increase in the uniformity of the polymer dispersed liquid composition may be insignificant compared to the increase in speed. The heat-stirred composition may be stored in a vacuum to be degassed. As a result, it is possible to obtain a polymer dispersed liquid crystal composition in which the inorganic particles are very homogeneously dispersed.

다음으로, 하부 투명전극이 코팅된 하부 유리 기판 상에 상기 고분자 분산 액정 조성물을 와이어 바 코팅하여 고분자 분산 액정층을 형성한다(S200).Next, the polymer dispersed liquid crystal composition is coated with a wire bar on the lower glass substrate coated with the lower transparent electrode to form a polymer dispersed liquid crystal layer (S200).

상기 하부 유리 기판은 투명전극이 코팅된 형태일 수 있다. 상기 투명전극은 투명하고 전기전도성을 갖는 물질로, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), 실버 나노와이어, 알루미늄, 탄소나노 튜브(CNT), 그래핀, PEDOT:Pss, 폴리 아닐린, 및 폴리티오펜으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.The lower glass substrate may be in the form of a transparent electrode coated. The transparent electrode is a transparent and electrically conductive material, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), silver nanowire, aluminum, carbon nanotube (CNT), graphene, PEDOT: Pss, polyaniline, And it may include at least one selected from the group consisting of polythiophene.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 와이어 바 코팅 공정을 나타낸 이미지이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 와이드 바 코터 및 진공접합 장치의 사진들이다. 도 2 및 도 4의 a를 참고하면, 와이어 코일이 감아진 와이어 바를 사용하여 상기 고분자 분산 액정층을 형성한다. 이와 같이 와이어 바 코팅 공정을 사용할 경우 유리 기판 상에 직접 고분자 분산 액정층의 형성이 가능해진다. 이에 따라, 고분자 필름 상에 롤투롤에 의해 고분자 분산 액정층을 형성하는 방법 대신 유리 기판 상에 직접 대면적의 고분자 분산 액정층을 형성할 수 있다. 이때, 상기 고분자 분산 액정층은 상기 하부 유리 기판 중 상기 투명전극이 코팅된 면 상에 형성된다.2 is an image illustrating a wire bar coating process according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a photograph of a wide bar coater and a vacuum bonding apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 2 and 4A , the polymer dispersed liquid crystal layer is formed using a wire bar wound with a wire coil. When using the wire bar coating process as described above, it is possible to directly form a polymer dispersed liquid crystal layer on a glass substrate. Accordingly, instead of the method of forming the polymer dispersed liquid crystal layer by roll-to-roll on the polymer film, a large-area polymer dispersed liquid crystal layer can be formed directly on the glass substrate. In this case, the polymer dispersed liquid crystal layer is formed on a surface of the lower glass substrate on which the transparent electrode is coated.

다시 도 1을 참고하면, 다음으로 상기 고분자 분산 액정층 상에 상부 투명전극이 코팅된 상부 유리 기판을 진공접합하여 고분자 분산 액정 셀을 형성한다(S300). 상부 투명전극은 상기 상부 유리 기판이 상기 고분자 분산 액정층을 바라보는 면 상에 형성될 수 있다. 이때 사용되는 상기 상부 유리 기판에 대한 상세한 설명은 전술된 하부 유리 기판과 동일하므로 전술된 내용을 참고하기로 한다.Referring back to FIG. 1 , a polymer dispersed liquid crystal cell is formed by vacuum bonding an upper glass substrate coated with an upper transparent electrode on the polymer dispersed liquid crystal layer ( S300 ). The upper transparent electrode may be formed on a surface of the upper glass substrate facing the polymer dispersed liquid crystal layer. The detailed description of the upper glass substrate used at this time is the same as the above-described lower glass substrate, so the above-mentioned content will be referred to.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 진공접합 장치의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 와이드 바 코터 및 진공접합 장치의 사진들이다.3 is a cross-sectional view of a vacuum bonding apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a photograph of a wide bar coater and a vacuum bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 상기 진공접합 장치(100)는 진공챔버(1), 지지대(101), 회전축(102), 받침대(103), 내부 자석(104), 및 외부 자석(105)을 포함한다.Referring to FIG. 3 , the vacuum bonding device 100 includes a vacuum chamber 1 , a support 101 , a rotating shaft 102 , a pedestal 103 , an internal magnet 104 , and an external magnet 105 . .

상기 진공챔버(1)는 외부와 차단된 환경을 제공하며, 펌프에 의해 대기압 이하의 저압 상태 구체적으로 ~ 0.1 torr의 진공상태를 제공할 수 있다.The vacuum chamber 1 provides an environment blocked from the outside, and can provide a low pressure state below atmospheric pressure, specifically, a vacuum state of ~ 0.1 torr by means of a pump.

상기 지지대(101)는 상기 진공 챔버 내부의 바닥면 상에 배치되어 고분자 분산 액정층(20)이 형성된 하부 유리 기판(10)을 지지할 수 있다.The support 101 may be disposed on a bottom surface inside the vacuum chamber to support the lower glass substrate 10 on which the polymer dispersed liquid crystal layer 20 is formed.

상기 회전축(102)은 상기 지지대(101)의 주변에 인접하여 배치되되 적어도 2개 구체적으로는 4개가 이격 배치될 수 있다. 상기 회전축(102)은 상기 지지대 표면에 대한 수직 방향과 평행하게 연장될 수 있고, 또한, 상기 지지대(101)의 표면과 수평한 방향으로 회전할 수 있다.The rotating shaft 102 may be disposed adjacent to the periphery of the support 101, and at least two, specifically, four may be spaced apart. The rotation shaft 102 may extend in parallel to a direction perpendicular to the surface of the support, and may also rotate in a direction horizontal to the surface of the support 101 .

상기 받침대(103)는 상기 회전축(102)에 고정되어 배치되되 상기 지지대(101)의 표면과 수평한 방향으로 상기 지지대(101)의 상부로 돌출된다. 상기 받침대(103) 상에 상부 유리 기판(30)을 거치한다. The support 103 is disposed to be fixed to the rotation shaft 102 and protrudes above the support 101 in a direction parallel to the surface of the support 101 . The upper glass substrate 30 is mounted on the pedestal 103 .

상기 내부 자석(104)은 상기 회전축(102)의 상부말단에 배치되어 후술되는 외부 자석(105)에 의해 상기 회전축(102)을 회전시킬 수 있다.The inner magnet 104 may be disposed at the upper end of the rotation shaft 102 to rotate the rotation shaft 102 by an external magnet 105 to be described later.

상기 외부 자석(105)은 상기 진공 챔버(1)의 외부에 배치되고, 상기 외부 자석(105)과 상기 내부 자석(104) 사이의 척력 및/또는 인력은 상기 회전축을 회전시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 내부 자석(104)이 상기 외부 자석(105)을 바라보는 방향의 극에 대해, 상기 외부 자석(105)의 상기 내부 자석(104)을 바라보는 극을 같은 극 예를 들어, N극으로 배치한 경우, 척력 및 그 이후의 인력에 의해 상기 내부 자석(104)이 상기 외부 자석(105)을 바라보는 방향의 극을 S극으로 바꾸기 위해 상기 내부 자석(104)이 회전될 수 있다. 이에 따라, 상기 내부 자석(104)이 고정연결된 회전축(102)이 회전될 수 있고, 이에 따라 상기 회전축(102)에 고정배치된 받침대(103)가 외부를 향하도록 회전될 수 있다.The external magnet 105 is disposed outside the vacuum chamber 1 , and a repulsive force and/or attractive force between the external magnet 105 and the internal magnet 104 may rotate the rotation shaft. Specifically, with respect to the pole in the direction in which the inner magnet 104 faces the outer magnet 105, the pole facing the inner magnet 104 of the outer magnet 105 is the same pole, for example, N When arranged as a pole, the inner magnet 104 may be rotated to change the pole in the direction in which the inner magnet 104 faces the outer magnet 105 to the S pole by the repulsive force and the attraction thereafter. . Accordingly, the rotation shaft 102 to which the inner magnet 104 is fixedly connected may be rotated, and accordingly, the pedestal 103 fixedly disposed on the rotation shaft 102 may be rotated to face the outside.

그 결과, 받침대(103)에 의해 지지되던 상기 상부 유리 기판(30)은 고분자 분산 액정층(20) 상으로 낙하될 수 있다. 이 때, 낙하하는 상기 상부 유리 기판(30)을 가이드할 수 있도록 상기 상부 유리 기판(30)의 옆면을 따라 배치되는 이탈방지 가이드(미도시)가 더 배치될 수 있다(도 4의 c 사진 참고). As a result, the upper glass substrate 30 supported by the pedestal 103 may be dropped onto the polymer dispersed liquid crystal layer 20 . At this time, a separation prevention guide (not shown) disposed along the side surface of the upper glass substrate 30 may be further disposed to guide the falling upper glass substrate 30 (see photo c of FIG. 4 ). ).

본 발명의 일실시예에 따른 진공접합 장치(100)의 작동원리는 먼저 지지대(101) 상에 고분자 분산 액정층(20)이 형성된 하부 유리 기판(10)이 지지되고, 상부 유리 기판(30)은 상기 받침대(103)에 의해 상기 하부 유리 기판(10)과 대향되어 이격된 상태로 거치된다. 이후, 상기 외부 자석(105)의 자력을 조절하여 상기 내부 자석(104)에 대한 척력 및/또는 인력으로 상기 회전축(102)을 회전시킨다. 이후, 상기 회전축(102)과 함께 상기 받침대(103)가 회전하면서 상기 상부 유리 기판(30)이 상기 고분자 분산 액정층(20) 상에 낙하한다. 이때, 상부 유리 기판(30)과 상기 고분자 분산 액정층(20) 사이의 영역은 진공상태이므로, 상기 고분자 분산 액정층(20)은 탈기된 상태에 있을 수 있고 또한 상부 유리 기판(30)과 상기 고분자 분산 액정층(20) 사이에 기포가 생성되지 않은 상태로 안전하게 진공접합되어 고분자 분산 액정 셀을 형성할 수 있다.The principle of operation of the vacuum bonding device 100 according to an embodiment of the present invention is that the lower glass substrate 10 on which the polymer dispersed liquid crystal layer 20 is formed is supported on the support 101 first, and the upper glass substrate 30 is supported. is opposite to the lower glass substrate 10 by the pedestal 103 and mounted in a spaced apart state. Thereafter, the rotating shaft 102 is rotated by repulsive force and/or attractive force with respect to the inner magnet 104 by adjusting the magnetic force of the outer magnet 105 . Thereafter, the upper glass substrate 30 falls on the polymer dispersed liquid crystal layer 20 while the pedestal 103 rotates together with the rotation shaft 102 . At this time, since the region between the upper glass substrate 30 and the polymer dispersed liquid crystal layer 20 is in a vacuum state, the polymer dispersed liquid crystal layer 20 may be in a degassed state and also the upper glass substrate 30 and the A polymer dispersed liquid crystal cell can be formed by safely vacuum bonding in a state where bubbles are not generated between the polymer dispersed liquid crystal layers 20 .

다음으로, 상기 고분자 분산 액정 셀을 형성하는 단계 이후에, 상기 고분자 분산 액정 셀에 10분 내지 20분 동안 자외선 광선을 가해 경화하는 경화 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경화과정에서, 상기 UV-경화성 고분자 전구체는 경화 즉, 고분자화되면서 고형의 망상체인 고분자 매트릭스를 형성하면서, 이로부터 상분리된 액정 분자들은 액적들을 형성한다. 그 결과, 고분자 매트릭스 내에 액정 함유 액적들(droplet)이 분산된 고분자 분산 액정층(20)이 형성될 수 있다. 상기 자외선 조사 시, 상기 고분자 분산 액정층 내의 무기입자들 특히 SiO2 입자들은 자외선을 산란시켜, 상기 UV-경화성 고분자 전구체의 경화를 촉진시킬 수 있다.Next, after forming the polymer dispersed liquid crystal cell, a curing step of curing the polymer dispersed liquid crystal cell by applying ultraviolet rays for 10 to 20 minutes may be further included. During this curing process, the UV-curable polymer precursor is cured, that is, polymerized to form a solid network polymer matrix, and liquid crystal molecules separated therefrom form droplets. As a result, the polymer dispersed liquid crystal layer 20 in which liquid crystal-containing droplets are dispersed in the polymer matrix may be formed. When irradiated with UV light, inorganic particles, particularly SiO 2 particles, in the polymer dispersed liquid crystal layer scatter UV light to accelerate curing of the UV-curable polymer precursor.

위에서 설명한 바와 같이, SiO2 입자들을 점도조절제로 사용하되 상기 고분자 분산 액정 조성물 전체 중량 대하여 5 wt% 내지 7wt% 범위로 사용하여 상기 고분자 분산 액정 조성물을 와이어 바 코팅에 최적화된 점도를 갖도록 조절하여, 와이어 바 트랙자국 없이 균일도 높은 고분자 분산 액정층을 투명전극 배치된 하부 유리 기판 상에 형성할 수 있다. 또한, 코팅 전에 상기 고분자 분산 액정 조성물을 가열교반 및 진공보관하여 상기 SiO2 입자들을 균질 분산시켜 상기 고분자 분산 액정 조성물의 균질도를 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 도 3을 사용하여 예시적으로 설명된 진공접합 장치를 사용하여 상기 고분자 분산 액정층 내에 마이크로 버블들 생성을 억제하면서 상기 하부 유리 기판과 상부 유리기판을 접합시킬 수 있다. 이와 같은 진공접합 과정은 상기 고분자 분산 액정층 내에 마이크로 버블들 생성을 억제함에 따라, 상기 UV 경화 과정에서 고분자 매트릭스와 액정 액적들의 상분리를 원활하게 하고 이에 따라 액정 액적의 크기를 증가시킬 수 있다. 이 경우 액정 액적과 고분자 매트릭스 사이의 인터페이스의 면적이 줄어듦에 따라 액정 액적 내의 액정이 고분자 매트릭스에 대해 느끼는 앵커링 효과(anchoring effect)가 줄어들어, 전압 변화에 따른 액정의 회전이 더 빨라질 수 있다. 그 결과, 장치를 온 시키는 문턱전압이 낮아질 수 있다. As described above, using SiO 2 particles as a viscosity modifier, but using 5 wt % to 7 wt % based on the total weight of the polymer dispersed liquid crystal composition, the polymer dispersed liquid crystal composition is adjusted to have a viscosity optimized for wire bar coating, A polymer dispersed liquid crystal layer with high uniformity can be formed on the lower glass substrate on which the transparent electrode is disposed without wire bar track marks. In addition, by heat-stirring and vacuum storage of the polymer dispersed liquid crystal composition before coating, the SiO 2 particles can be homogeneously dispersed to greatly improve the homogeneity of the polymer dispersed liquid crystal composition. In addition, the lower glass substrate and the upper glass substrate may be bonded to each other while suppressing the generation of microbubbles in the polymer dispersed liquid crystal layer using the vacuum bonding apparatus exemplarily described with reference to FIG. 3 . The vacuum bonding process suppresses the generation of microbubbles in the polymer dispersed liquid crystal layer, and thus facilitates phase separation between the polymer matrix and the liquid crystal droplets during the UV curing process, thereby increasing the size of the liquid crystal droplets. In this case, as the area of the interface between the liquid crystal droplet and the polymer matrix is reduced, the anchoring effect felt by the liquid crystal in the liquid crystal droplet to the polymer matrix is reduced, so that the rotation of the liquid crystal according to the voltage change may be faster. As a result, the threshold voltage for turning on the device may be lowered.

본 발명의 고분자 분산 액정 표시 장치의 제조방법에 의해 제조된 고분자 분산 액정 표시 장치는 별도의 플라스틱 시트 사용 없이 두 유리 기판 상 직접 고분자 분산 액정층을 형성할 수 있다. 이에, 와이어 바 코팅 및 진공접합의 간단한 공정으로 고분자 분산 액정 표시 장치를 제조할 수 있고 대면적 제조가 가능한 효과가 있다.The polymer dispersed liquid crystal display manufactured by the method for manufacturing a polymer dispersed liquid crystal display of the present invention can directly form a polymer dispersed liquid crystal layer on two glass substrates without using a separate plastic sheet. Accordingly, a polymer dispersed liquid crystal display can be manufactured by a simple process of wire bar coating and vacuum bonding, and there is an effect that a large area can be manufactured.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 분산 액정 표시 장치의 off 상태와 on 상태를 각각 나타낸 단면도들이다.5A and 5B are cross-sectional views respectively illustrating an off state and an on state of a polymer dispersed liquid crystal display according to an embodiment of the present invention.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 하부 유리 기판(10) 상에 하부 투명전극(11)이 배치될 수 있다. 상기 하부 투명전극(11) 상에 고분자 분산 액정층(20)이 배치될 수 있다. 5A and 5B , a lower transparent electrode 11 may be disposed on the lower glass substrate 10 . A polymer dispersed liquid crystal layer 20 may be disposed on the lower transparent electrode 11 .

상기 고분자 분산 액정층(20)은 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이 형성될 수 있다. 구체적으로, 고분자 매트릭스(22) 내에 액정 액적들(21)이 분산 배치될 수 있다. 상기 액정 액적들(21)은 다수의 액정 분자들을 구비하는 액적으로, 상기 고분자 매트릭스(22)로부터 상분리에 의해 형성될 수 있다. 상기 고분자 매트릭스(22) 내에 무기입자들(미도시), 구체적으로 금속산화물, 일 예로서 SiO2 입자들이 분산되어 있을 수 있다. 상기 SiO2 입자들은 상기 고분자 분산 액정층(20)의 전체 중량에 대해 5 wt% 내지 7wt% 범위로 포함될 수 있다. The polymer dispersed liquid crystal layer 20 may be formed as described with reference to FIG. 1 . Specifically, liquid crystal droplets 21 may be dispersedly disposed in the polymer matrix 22 . The liquid crystal droplets 21 are droplets including a plurality of liquid crystal molecules, and may be formed by phase separation from the polymer matrix 22 . Inorganic particles (not shown), specifically, metal oxide, for example, SiO 2 particles may be dispersed in the polymer matrix 22 . The SiO 2 particles may be included in the range of 5 wt % to 7 wt % based on the total weight of the polymer dispersed liquid crystal layer 20 .

상기 고분자 분산 액정층(20) 상에 상부 투명전극(31) 그리고 상부 유리 기판(30)이 배치될 수 있다.An upper transparent electrode 31 and an upper glass substrate 30 may be disposed on the polymer dispersed liquid crystal layer 20 .

도 5a를 참조하면, 상기 상하부 투명전극들(11, 12) 사이에 전압이 인가되지 않은 경우에는, 상기 액정 액적들(21)의 방향자들(각 액적 내 액정 분자들의 평균 방향)이 불규칙할 수 있다. 이 경우, 액정의 유효굴절율과 고분자 매트릭스의 굴절율이 미스매치되어 입사광이 산란될 수 있고, 이에 따라 고분자 분산 액정 표시 장치는 불투명한 뿌연(milky white) 상태에 있을 수 있다(off state). Referring to FIG. 5A , when no voltage is applied between the upper and lower transparent electrodes 11 and 12 , the directors of the liquid crystal droplets 21 (the average direction of liquid crystal molecules in each droplet) may be irregular. can In this case, the effective refractive index of the liquid crystal and the refractive index of the polymer matrix may be mismatched and incident light may be scattered, and accordingly, the polymer dispersed liquid crystal display may be in an opaque, milky white state (off state).

한편, 도 5b를 참조하면, 상기 상하부 투명전극들(11, 12) 사이에 전압이 인가되는 경우에는, 상기 액정 액적들(21)의 방향자들이 전계를 따라 정렬됨에 따라 입사광은 산란되지 않고 고분자 분산 액정층(20)을 투과할 수 있다. 이에 따라, 이에 따라 고분자 분산 액정 표시 장치는 투명한 상태에 있을 수 있다(on state). Meanwhile, referring to FIG. 5B , when a voltage is applied between the upper and lower transparent electrodes 11 and 12 , as the directors of the liquid crystal droplets 21 are aligned along the electric field, incident light is not scattered and the polymer It may pass through the dispersed liquid crystal layer 20 . Accordingly, according to this, the polymer dispersed liquid crystal display device may be in a transparent state (on state).

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실험예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.Hereinafter, in order to explain the present invention in more detail, preferred experimental examples according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms.

고분자 분산 액정 표시 장치의 제조Manufacture of polymer dispersed liquid crystal display device

<제조예 1><Production Example 1>

액정화합물인 E7(Merk사 제조, 4-펜틸-4′-시아노비페닐 (4-pentyl-4′-cyanobiphenyl, 51wt%), 4-헵틸-4′-시아노비페닐 (4-heptyl-4′-cyanobiphenyl, 25wt%), 4-옥틸옥시-4′-시아노비페닐 (4-octyloxy-4′-cyanobiphenyl, 16wt%), 및 4-펜틸-4′-시아노트리페닐 (4-pentyl-40-cyanotriphenyl, 8%)의 혼합물) 60 wt%, UV-경화 접착제인 NOA 65(놀랜드사) 35 wt%, 및 점도조절제인 SiO2 입자들(Nanografi 사) 5 wt% 를 혼합했다. 이 때, SiO2 파우더는 2 wt%의 실란으로 표면개질 되어 있고 약 16nm의 평균 사이즈를 갖는다. 이후, 상기 혼합물을 교반기(Ultra Turrax, IKA Ltd.)를 이용하여 30,000 rpm 의 속도로 실온에서 1시간동안 교반하였다(실온교반). 이 후, 실온교반된 혼합물을 상기 교반기를 사용하여 30,000 rpm 의 속도로 130 ℃의 온도로 1시간동안 교반하였다(가열교반). 이 후, 진공에서 30분동안 보관하여(진공보관), SiO2 입자들이 균질하게 분산된 고분자 분산 액정 조성물(polymer-dispersed liquid-crystal composition)을 준비했다.Liquid crystal compound E7 (manufactured by Merk, 4-pentyl-4'-cyanobiphenyl (4-pentyl-4'-cyanobiphenyl, 51wt%), 4-heptyl-4'-cyanobiphenyl (4-heptyl-4') -cyanobiphenyl, 25wt%), 4-octyloxy-4'-cyanobiphenyl (4-octyloxy-4'-cyanobiphenyl, 16wt%), and 4-pentyl-4'-cyanotriphenyl (4-pentyl-40 -cyanotriphenyl, 8%)) 60 wt%, UV-curing adhesive NOA 65 (Norland) 35 wt%, and viscosity modifier SiO 2 particles (Nanografi) 5 wt% were mixed. At this time, the SiO 2 powder is surface-modified with 2 wt% of silane and has an average size of about 16 nm. Then, the mixture was stirred at room temperature for 1 hour at a speed of 30,000 rpm using a stirrer (Ultra Turrax, IKA Ltd.) (stirring at room temperature). Thereafter, the mixture stirred at room temperature was stirred at a speed of 30,000 rpm at a temperature of 130° C. for 1 hour using the stirrer (heat stirring). After that, it was stored in a vacuum for 30 minutes (vacuum storage), to prepare a polymer-dispersed liquid-crystal composition in which SiO 2 particles were homogeneously dispersed.

15cm x 15cm ITO-코팅 유리(대한민국 우양GMS, 시트 저항: 7Ω/Sq)를 아세톤, IPA, 및 증류수로 소니케이션(sonication)하여 불순물과 먼지 입자를 제거하여 세심하게 세척한 후, 상기 고분자 분산 액정 조성물을 상기 ITO-코팅된 유리 상에 도 4의 a와 같이 와이어 바 코터를 사용하여 코팅하여 고분자 분산 액정층을 형성했다.After careful washing by sonication of 15 cm x 15 cm ITO-coated glass (Wooyang GMS, Korea, sheet resistance: 7Ω/Sq) with acetone, IPA, and distilled water to remove impurities and dust particles, the polymer dispersed liquid crystal The composition was coated on the ITO-coated glass using a wire bar coater as shown in FIG. 4A to form a polymer dispersed liquid crystal layer.

다음으로, 상기 하부 유리 기판과 동일한 재질의 상부 유리 기판을 고분자 분산 액정층이 형성된 하부 유리판에 진공접합하기 위해 도 4의 b와 같은 진공 챔버 즉, 진공 데시케이터를 이용해 진공접합을 수행했다. 구체적으로, 고분자 분산 액정층이 형성된 유리 기판을 지지대 상에 배치하였다. 상기 지지대의 4개의 면에 인접하여 배치된 회전축들의 각각에 연결된 받침대들 상에 상부 유리 기판을 배치하였다. 1시간 동안 상기 진공 챔버의 압력을 ~0.1 torr까지 만든 후, 외부 자석을 이용하여 상기 회전축 상부말단에 위치한 내부 자석을 회전시켜 상기 회전축을 회전시켜, 상기 받침대들을 상부 유리 기판 아래에서 제거하였다. 그 결과, 상부 유리 기판이 낙하되어 상기 하부 유리 기판 상에 진공 접합됐다. 이에, 고분자 분산 액정 셀이 제조됐다. 이후, 고분자 분산 액정셀을 자외선 램프인 수은등(1 Kw 전력)으로부터 23 cm 거리두고, 95 mW/cm2의 강도의 자외선을 주사하여 15 분 동안 경화하였다.Next, in order to vacuum bond the upper glass substrate of the same material as the lower glass substrate to the lower glass plate on which the polymer dispersed liquid crystal layer is formed, vacuum bonding was performed using a vacuum chamber, that is, a vacuum desiccator, as shown in FIG. 4B. Specifically, a glass substrate having a polymer dispersed liquid crystal layer formed thereon was disposed on a support. The upper glass substrate was placed on the pedestals connected to each of the rotation axes disposed adjacent to the four sides of the support. After making the pressure of the vacuum chamber to ~0.1 torr for 1 hour, the inner magnet located at the upper end of the rotation shaft was rotated using an external magnet to rotate the rotation shaft, and the pedestals were removed from below the upper glass substrate. As a result, the upper glass substrate fell and was vacuum-bonded on the lower glass substrate. Thus, a polymer dispersed liquid crystal cell was manufactured. Thereafter, the polymer dispersed liquid crystal cell was placed at a distance of 23 cm from a mercury lamp (1 Kw power), which is an ultraviolet lamp, and was cured for 15 minutes by injecting an ultraviolet light having an intensity of 95 mW/cm 2 .

<제조예 2 ~ 5><Preparation Examples 2 to 5>

상기 제조예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 하기 표 1과 같이 고분자 분산 액정 조성물의 조성을 달리 하여 고분자 분산 액정 표시 장치를 제조했다.A polymer dispersed liquid crystal display was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that the composition of the polymer dispersed liquid crystal composition was changed as shown in Table 1 below.

구분division E7(액정화합물) 함량E7 (liquid crystal compound) content NOA 65(접착증진제) 함량NOA 65 (adhesion enhancer) content SiO2(점도조절제) 함량SiO2 (viscosity regulator) content 제조예 1Preparation Example 1 6060 3535 55 제조예 2Preparation 2 6262 3535 33 제조예 3Preparation 3 5858 3535 77 제조예 4Preparation 4 4040 3535 2525 제조예 5Preparation 5 3636 3535 2929

<실험예 1 - 고분자 분산 액정 조성물 교반 상태 실험><Experimental Example 1 - Experiment with agitated polymer dispersed liquid crystal composition>

도 6은 제조예 1의 고분자 분산 액정 조성물의 SEM 사진들이다. 도 5의 ⒜전술된 제조예 1에서 실온교반된 상태의 고분자 분산 액정 조성물의 SEM 사진이며, ⒝는 가열교반된 상태의 고분자 액정 조성물의 SEM 사진이고, ⒞는 진공보관된 상태의 고분자 액정 조성물의 SEM 사진이다. 6 is an SEM photograph of the polymer dispersed liquid crystal composition of Preparation Example 1. 5 ⒜ is a SEM photograph of the polymer dispersed liquid crystal composition in a stirred state at room temperature in Preparation Example 1, ⒝ is an SEM photograph of the polymer liquid crystal composition in a heat-stirred state, and ⒞ is an SEM photograph of the polymer liquid crystal composition in a vacuum storage state. This is an SEM picture.

도 6을 참조하면, ⒞의 경우 ⒜ 및 ⒝와 달리 조성물 내에 SiO2 입자 뭉침으로 인해 발생하는 비드가 존재하지 않는 것을 알 수 있다. 따라서, 고분자 액정 조성물을 가열교반한 후 진공에서 보관하여 SiO2 입자들이 거의 완전히 균질하게 분산된 고분자 분산 액정 조성물을 수 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 6 , in case of ⒞, unlike ⒜ and ⒝, beads generated due to aggregation of SiO 2 particles in the composition do not exist. Therefore, it can be seen that the polymer liquid crystal composition is heated and stirred and then stored in a vacuum to obtain a polymer dispersed liquid crystal composition in which SiO 2 particles are almost completely homogeneously dispersed.

<실험예 2 - SiO2 함량에 따른 와이어 바 코팅 용이성 및 광학적 특성평가><Experimental Example 2 - Ease of coating wire bar according to SiO 2 content and evaluation of optical properties>

구분division SiO2
(점도조절제) 함량SiO 2
(viscosity regulator) content 와이어 바 코팅 용이성Ease of coating wire bars 와이어 바 트랙 자국 유무Wire bar track marks 투과율(off) %Transmittance (off) % 투과율(on) %Transmittance (on) % 제조예 1Preparation Example 1 55 ◎◎ 없음doesn't exist 77 7272 제조예 2Preparation 2 33 X (흘러내림)X (flowing) 없음doesn't exist 22 7070 제조예 3Preparation 3 77 ◎◎ 없음doesn't exist 6.276.27 74.474.4 제조예 4Preparation 4 2525 △△ 있음has exist 0.20.2 1.81.8 제조예 5Preparation 5 2929 △△ 있음has exist 0.20.2 4.24.2

(◎ : 매우 좋음, ○ : 좋음, △ : 조금 나쁨, X : 매우 나쁨)(◎: very good, ○: good, △: slightly bad, X: very bad)

도 7은 본 발명의 제조예 1 및 제조예 4에 의해 제조된 고분자 분산 액정 표시 장치의 사진들이다. 7 is a photograph of a polymer dispersed liquid crystal display manufactured by Preparation Examples 1 and 4 of the present invention.

도 7을 참조하면, 고분자 분산 액정 조성물의 SiO2 함량이 5 wt%인 제조예 1의 경우 유리 전반에 걸쳐 자국이 없지만, 제조예 4의 경우 와이어 바 코팅 시 발생된 와이어 바 트랙 자국이 발생된 것을 알 수 있다. 따라서, 실리콘 함량이 25 wt%로 너무 높은 경우 조성물의 점도가 너무 높아, 와이어 바 코팅 시 와이어 바 트랙 자국 발생 확률이 높아짐을 알 수 있다.Referring to FIG. 7 , in the case of Preparation Example 1 in which the SiO 2 content of the polymer dispersed liquid crystal composition is 5 wt%, there are no marks across the glass, but in Preparation Example 4, the wire bar track marks generated during wire bar coating were generated. it can be seen that Therefore, it can be seen that when the silicone content is too high as 25 wt%, the viscosity of the composition is too high, and the probability of wire bar track marks during coating of the wire bar increases.

또한 상기 표 2를 참조하면, 고분자 분산 액정 조성물의 SiO2 함량이 5 wt% 미만일 경우 조성물의 점도가 너무 낮아 유리 기판 상에 코팅되지 않고 흘러내리는 등 와이어 바 코팅 용이성이 떨어지고 7 wt%를 초과할 경우 와이어 바에 의한 트랙 자국 발생이 존재해 빛 투과 특성이 저하됨을 알 수 있다. In addition, referring to Table 2, when the SiO 2 content of the polymer dispersed liquid crystal composition is less than 5 wt%, the viscosity of the composition is too low, so that it is not coated on the glass substrate, and the wire bar coating easiness is lowered, such as flowing down, and exceeding 7 wt%. In this case, it can be seen that the light transmission characteristic is deteriorated due to the occurrence of track marks by the wire bar.

<실험예 2 - 고분자 분산 액정 표시 장치 광학적 특성평가><Experimental Example 2 - Evaluation of Optical Characteristics of Polymer Dispersion Liquid Crystal Display>

도 8은 제조예 1의 고분자 분산 액정 표시장치 및 시판 PDLC 필름에 전류 인가 시 전압에 따른 빛 투과율을 나타낸 그래프(a) 및 각도에 따른 빛 투과율을 나타낸 그래프(b)이다. 8 is a graph (a) showing light transmittance according to voltage when current is applied to the polymer dispersed liquid crystal display device of Preparation Example 1 and a commercially available PDLC film (a) and a graph (b) showing light transmittance according to angle.

도 8을 참조하면 하부 유리 기판 상에 직접 고분자 분산 액정층을 코팅하고 상부 유리 기판과 진공접합하여 형성한 본 발명에 따른 액정 표시장치가, PET 기판 상에 고분자 분산 액정층을 롤투롤로 형성한 시판 PDLC 필름 보다 광학적 특성이 우수함을 알 수 있다.Referring to FIG. 8 , a liquid crystal display according to the present invention formed by directly coating a polymer dispersed liquid crystal layer on a lower glass substrate and vacuum bonding the upper glass substrate is commercially available in which a polymer dispersed liquid crystal layer is formed on a PET substrate in a roll-to-roll manner. It can be seen that the optical properties are superior to that of the PDLC film.

도 9는 제조예 1의 고분자 분산 액정 표시장치에 전류 인가(a) 및 미인가(b) 시 시간에 따른 투과율 변화를 나타낸 그래프이다. 9 is a graph showing the change in transmittance with time when current is applied (a) and when current is not applied (b) to the polymer dispersed liquid crystal display of Preparation Example 1. FIG.

도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 고분자 분산 액정 표시 장치는 전류 인가 및 미인가 시 빠른 시간 내에 빛 투과율이 상승하고 낮아짐을 알 수 있다.Referring to FIG. 9 , in the polymer dispersed liquid crystal display according to the present invention, it can be seen that the light transmittance increases and decreases within a short time when current is applied or not applied.

도 10은 제조예 1의 고분자 분산 액정 표시장치에 전류 미인가(a) 및 인가(b) 시 상태를 나타낸 사진들이다.10 is a photograph showing the state when no current is applied (a) and when current is applied (b) to the polymer dispersed liquid crystal display of Preparation Example 1. FIG.

도 10을 참조하면 본 발명의 고분자 분산 액정 표시 장치는 전류를 인가 시 투명해지고 미인가 시 불투명해짐을 알 수 있다.Referring to FIG. 10 , it can be seen that the polymer dispersed liquid crystal display device of the present invention becomes transparent when current is applied and becomes opaque when no current is applied.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are merely presented as specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains that other modifications based on the technical spirit of the present invention can be implemented in addition to the embodiments disclosed herein.

Claims (11)

액정 분자들, UV-경화성 고분자 전구체, 및 금속 산화물 입자들인 무기입자들을 함유하는 고분자 분산 액정 조성물을 제조하는 단계;
하부 투명전극이 코팅된 하부 유리 기판 상에 상기 고분자 분산 액정 조성물을 코팅하여 고분자 분산 액정층을 형성하는 단계;
상기 고분자 분산 액정층 상에 상부 투명전극이 코팅된 상부 유리 기판을 진공접합하여 고분자 분산 액정 셀을 형성하는 단계; 및
상기 고분자 분산 액정 셀에 UV를 조사하여 UV-경화성 고분자 전구체를 고분자화하여 고분자 매트릭스를 형성하는 것과 동시에 상기 고분자 매트릭스 내에 상기 액정 분자들이 상분리시켜 상기 고분자 매트릭스 내에 액정 액적을 형성하는 단계를 포함하는 고분자 분산 액정 표시 장치의 제조방법.preparing a polymer dispersed liquid crystal composition containing liquid crystal molecules, a UV-curable polymer precursor, and inorganic particles that are metal oxide particles;
forming a polymer dispersed liquid crystal layer by coating the polymer dispersed liquid crystal composition on a lower glass substrate coated with a lower transparent electrode;
forming a polymer dispersed liquid crystal cell by vacuum bonding an upper glass substrate coated with an upper transparent electrode on the polymer dispersed liquid crystal layer; and
A polymer comprising the step of forming a polymer matrix by irradiating UV to the polymer dispersed liquid crystal cell to polymerize a UV-curable polymer precursor, and simultaneously phase-separating the liquid crystal molecules in the polymer matrix to form liquid crystal droplets in the polymer matrix A method for manufacturing a dispersed liquid crystal display. 제1항에 있어서,
상기 무기입자들은 SiO2 입자들을 포함하는 고분자 분산 액정 표시 장치의 제조방법.According to claim 1,
The inorganic particles are SiO 2 A method of manufacturing a polymer dispersed liquid crystal display including particles. 제2항에 있어서,
상기 SiO2 입자들은 상기 고분자 분산 액정 조성물 전체 중량 대하여 5 wt% 내지 7wt% 범위로 포함되는 고분자 분산 액정 표시 장치의 제조방법.3. The method of claim 2,
The SiO 2 particles are included in the range of 5 wt % to 7 wt % based on the total weight of the polymer dispersed liquid crystal composition. 제2항에 있어서,
상기 SiO2 입자들은 C3-C10 치환 또는 비치환된 알킬 트라이(C1-C2 알콕시) 실란으로 표면개질된 고분자 분산 액정 표시 장치의 제조방법. 3. The method of claim 2,
The SiO 2 particles are a C3-C10 substituted or unsubstituted alkyl tri (C1-C2 alkoxy) method of manufacturing a polymer dispersed liquid crystal display device surface-modified with silane. 제1항에 있어서,
상기 고분자 분산 액정 조성물은 100 ℃ 내지 160 ℃의 온도에서 10분 내지 150분 동안 20,000 rpm 내지 40,000 rpm 의 속도로 교반된 것인 고분자 분산 액정 표시 장치의 제조방법.According to claim 1,
The method of manufacturing a polymer dispersed liquid crystal display device, wherein the polymer dispersed liquid crystal composition is stirred at a temperature of 100 ℃ to 160 ℃ for 10 minutes to 150 minutes at a speed of 20,000 rpm to 40,000 rpm. 제5항에 있어서,
상기 고분자 분산 액정 조성물은 상기 교반 후 진공상태에서 탈기된 것인 고분자 분산 액정 표시 장치의 제조방법.6. The method of claim 5,
The method of manufacturing a polymer dispersed liquid crystal display device, wherein the polymer dispersed liquid crystal composition is degassed in a vacuum state after the stirring. 제1항에 있어서,
상기 고분자 분산 액정 조성물은 액정 분자들 50 wt% 내지 70 wt%, 접합증진제 25 wt% 내지 45wt%, 및 무기입자들 5 wt% 내지 7wt%를 포함하는 고분자 분산 액정 표시 장치의 제조방법.According to claim 1,
The polymer dispersed liquid crystal composition comprises 50 wt% to 70 wt% of liquid crystal molecules, 25 wt% to 45 wt% of a bonding enhancer, and 5 wt% to 7 wt% of inorganic particles. 제1항에 있어서,
상기 고분자 분산 액정 조성물을 코팅하는 것은 와이어 바 코팅을 사용하여 수행하는 고분자 분산 액정 표시 장치의 제조방법.According to claim 1,
Coating the polymer dispersed liquid crystal composition is a method of manufacturing a polymer dispersed liquid crystal display device performed by using a wire bar coating. 제1항에 있어서,
상기 진공접합하는 단계는 진공접합 장치를 사용하며 상기 진공접합 장치는,
진공챔버;
상기 진공 챔버 내부의 바닥면 상에 배치되어 상기 고분자 분산 액정층이 형성된 상기 하부 유리 기판을 지지하기 위한 지지대;
상기 지지대의 주변에 인접하여 배치되고 상기 지지대 표면에 대한 수직 방향과 평행하게 연장되는 복수 개의 회전축들;
상기 회전축에 고정되어 배치되되 상기 지지대의 표면과 수평한 방향으로 상기 지지대의 상부로 돌출되어 상기 상부 유리 기판이 거치되는 받침대;
상기 회전축의 상부말단에 배치되는 내부 자석; 및
상기 진공 챔버의 외부에 배치되어 상기 내부 자석에 척력 및/또는 인력을 가하여 상기 회전축을 회전시키는 외부 자석을 포함하고,
상기 진공접합은 상기 회전축의 회전에 의해 상기 상부 유리 기판을 상기 고분자 분산 액정층 상에 낙하시켜 수행하는 고분자 분산 액정 표시 장치의 제조방법.According to claim 1,
The vacuum bonding step uses a vacuum bonding device and the vacuum bonding device,
vacuum chamber;
a support disposed on a bottom surface of the vacuum chamber to support the lower glass substrate on which the polymer dispersed liquid crystal layer is formed;
a plurality of rotation axes disposed adjacent to the periphery of the support and extending in a direction perpendicular to and parallel to the surface of the support;
a pedestal fixed to the rotation shaft and protruding from the upper portion of the support in a horizontal direction to the surface of the support, on which the upper glass substrate is mounted;
an inner magnet disposed at the upper end of the rotation shaft; and
and an external magnet disposed outside the vacuum chamber to rotate the rotation shaft by applying a repulsive force and/or attractive force to the internal magnet,
The vacuum bonding is a method of manufacturing a polymer dispersed liquid crystal display device in which the upper glass substrate is dropped on the polymer dispersed liquid crystal layer by rotation of the rotation shaft. 제9항에 있어서,
상기 진공접합 장치는,
상기 상부 유리 기판이 낙하 시 상기 상부 유리 기판이 상기 고분자 분산 액정층과 일체로 접합될 수 있도록 상기 지지대로부터 수직방향으로 상기 상부 유리 기판의 옆면을 따라 배치되는 이탈방지 가이드를 더 포함하는 고분자 분산 액정 표시 장치의 제조방법.10. The method of claim 9,
The vacuum bonding device,
Polymer dispersed liquid crystal further comprising a separation prevention guide disposed along a side surface of the upper glass substrate in a vertical direction from the support so that the upper glass substrate can be integrally bonded to the polymer dispersed liquid crystal layer when the upper glass substrate is dropped A method of manufacturing a display device. 하부 유리 기판 상에 배치된 하부 투명전극;
상기 하부 투명전극 상에 배치되고, 고분자 매트릭스 내에 액정 액적들이 분산 배치된 고분자 분산 액정층; 및
상기 고분자 분산 액정층 상에 차례로 배치된 상부 투명전극과 상부 유리 기판을 포함하되,
상기 고분자 분산 액정층은 상기 고분자 매트릭스 내에 SiO2 입자들을 더 포함하고, 상기 SiO2 입자들은 상기 고분자 분산 액정층의 전체 중량에 대해 5 wt% 내지 7wt% 범위로 포함되는 고분자 분산 액정 표시 장치.a lower transparent electrode disposed on a lower glass substrate;
a polymer dispersed liquid crystal layer disposed on the lower transparent electrode, in which liquid crystal droplets are dispersedly disposed in a polymer matrix; and
Including an upper transparent electrode and an upper glass substrate sequentially disposed on the polymer dispersed liquid crystal layer,
The polymer dispersed liquid crystal layer further includes SiO 2 particles in the polymer matrix, and the SiO 2 particles are included in a range of 5 wt% to 7 wt% based on the total weight of the polymer dispersed liquid crystal layer.
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