KR0140819B1 - 전도성 액정 배향막 및 그 제조방법 - Google Patents

전도성 액정 배향막 및 그 제조방법

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KR0140819B1
KR0140819B1 KR1019940016194A KR19940016194A KR0140819B1 KR 0140819 B1 KR0140819 B1 KR 0140819B1 KR 1019940016194 A KR1019940016194 A KR 1019940016194A KR 19940016194 A KR19940016194 A KR 19940016194A KR 0140819 B1 KR0140819 B1 KR 0140819B1
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이명훈
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강박광
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Abstract

본 발명은 산화 안정성이 우수한 구조식(Ⅰ)의 전도성 고분자를 이용하여 용액 상태에서 액정 성질이 있어 가공성이 우수한 전도성 고분자 조성물을 제조하고, 이를 이용하여 액정 표시 장치 제작시 정전기 발생이 없는 액정 배향막을 제조하는 방법에 관한 것이다.
R1=-(CH2)n-(n=2∼12)
R2, R3, R4, R5=H, H, H, H 또는 H, H, H, Z 또는 H, H, Z, Z(Z=F, Cl, Br, I, CH3, CH3O, NO2)
X=H, Na, Li, K, NH3, (CH3)4N, (CH3CH2)N, (CH3CH2CH2CH2)4N, 또는
0y1
구조식(Ⅰ)
구조식(Ⅰ)의 전도성 고분자 화합물은 공지의 방법에 의해 화학적 방법 또는 전기 화학적 방법으로 상기 구조식(Ⅰ)에서 y가 0.3 내지 0.8이 되도록 도핑시켜 얻어지며, 이를 극성용매에 녹여 중량비로 40 내지 90%의 용액을 만들면 용액내에서 이방성을 갖게 된다.
이렇게 제조된 전도성 액정 조성물은 투명 전도성 유리전극 또는 액정 표시 소자에 사용되는 어떠한 전극상에도 코팅 등의 방법으로 박막으로 도포되며, 칼날이나 유리판과 같은 면으로 점성의 용액을 밀어주면 그 방향을 따라 액정 조성물이 배향하고, 이를 공기중 또는 감압하에서 상온 또는 150℃ 이하에서 건조하면 용매의 증발과 함께 전도성 고분자가 배향된 상태를 유지하는 전도성 배향막을 제조될 수 있게 된다.
본 발명에 따라 제조된 전도성 액정 고분자 배향막은 폴리이미드 LB막 등과 같은 절연성 배향막을 이용하여 배향되는 기존의 액정들 뿐만 아니라 배향성이 강한 배향막을 이용해야 하는 강유전성 액정, 트위스트네마틱, 혹은 게스트-호스트 액정 등의 배향에 마찰방법을 사용하지 않고도 효과적으로 적용될 수 있으며, 일반적인 액정 표시 장치 및 센서, 정보 처리 장치 등에 유용하다.

Description

전도성 액정 배향막 및 그 제조방법
제1도는 본 발명 실시예에 의해 제조된 자체 도핑된 액정 고분자의 적외선 분광 흡수 스펙트럼(a)과 X-선 광전자 스펙트럼(b).
제2도는 본 발명 실시예에 의해 제조된 전도성 고분자 액정조성물(50% 수용액)의 광학적 액정구조를 나타낸 편광 현미경 사진들로서 (a)는 연신 직후, (b)는 30분 방치후, (c)는 1시간 방치후, (d)는 다시 연신시킨 후의 편광 현미경 사진.
제3도는 본 발명에 의해 제조된 전도성 고분자 배향막의 열적 안정도를 나타낸 편광 현미경 사진들로서, (a)는 상온에서, (b)는 200℃ 열처리 후의 평광 현미경 사진.
제4도는 본 발명에 의해 제조된 전도성 고분자 배향막을 이용하여 제작된 액정 표시 소자의 광 투과도.
제5도는 본 발명에 의해 제조된 전도성 고분자 배향막을 이용한 액정표시장치의 구조도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1:편광판2:투명전도성유리
3:전도성 고분자 배향막4:액정
5:전도성 고분자 배향막6:투명전도성유리
7:편광판
본 발명은 이방성이 있는 전도성 고분자 액정 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치의 액정 배향막에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용액 상태에서 액정 성질이 있어 가공성이 우수한 전도성 고분자 조성물과, 상기 조성물로 이루어지며 액정 표시 장치 제작시 정전기 발생이 없는 액정 배향막에 관한 것이다.
액정 물질을 이용한 평판 표시 소자는 계산기, 컴퓨터, TV 등 여러가지의 전자기기에 이용되어 왔고, 중요한 정보를 전달하는데 쓰이는 첨단제품에 사용될 가능성으로 많은 연구와 관심이 집중되고 있다. 이러한 표시장치에서 액정물질은 여러가지 방법에 의하여 처리된 배향막에 의해 배향되는데 배향막의 표면처리 방법에 따라 주로 마찰방법이나 연신법, 또는 LB막 처리법 등이 알려져 있다(Chem. Lett. 1991, 1351).
그러나, 상기 방법들을 공업적으로 바로 사용하기에는 경제적, 기술적인 여러가지 문제점이 있으며, 특히 배향막 표면을 마찰시켜 액정을 배향시키는 방법은 배향막이 주로 절연성 물질이므로 배향막을 마찰시키는동안 정전기를 일으키게 되고, 먼지를 흡인하므로 반도체 소자나 다른 광학적 전자 소자를 파괴시킬 수 있다.
배향막의 정전기 발생을 방지하려면, 전도성이 있는 배향막을 개발해야 하는데 그 한 예로 전기중합에 의해 전도성 유리 위에 생성된 전도성 고분자막을 마찰시켜 액정을 배향시키는 방법이 일본 공개특허공보 평 3-234919호에 보고되어 있다.
이러한 전도성 고분자 막은 종래의 절연성 배향막에서의 문제점인 정전기 문제와 그에 따른 먼지 문제를 해결할 수 있고 자체가 전도성이므로 인가 전압을 낮출 수 있어 여러가지 기술적인 장점이 있다.
그러나 공지의 전도성 고분자 배향막은 전해 중합시 전해질에 의하여 전도성 투명유리(ITO glass)를 부식시키고 전도성 고분자와 유리 사이의 접착력이 낮아서 전도성 박막이 유리 전극면으로부터 박리되어질 가능성이 있으며, 또한 전해질 이온이나 도판트가 전도성 고분자막내에 남아 있어서 액정 소자 작동시 액정속으로 이론이 용출되어 나와 액정 소자의 수명을 단축시킬 수도 있다.
더구나 전기 중합하여 생성된 고분자막을 마찰시킬때, 고분자간의 결속력과 기계적 강도가 낮아 부숴지기 쉬으므로 좋은 성능의 전도성 고분자 배향막을 제조하기가 어렵다. 특히 전해 중합법은 넓은 면적의 배향막 제조가 불가능하여 이 방법으로 제조된 배향막을 사용하는 경우 액정 표시 소자의 크기에 한계가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여는 스핀 코팅이나 담금 코팅(dip-coating)이 가능한 가공성이 높은 전도성 고분자를 사용해야 하며, 액정의 배향성을 높이기 위하여 전도성 고분자 자체가 이방성을 가지는 것이 바람직하다. 특히, 전도성 고분자가 액정성을 가지면 전도성이 높아지고 강도가 높아질 뿐 아니라 가공성 등의 여러 가지 우수한 특성을 기대할 수 있다.
이에 따라 본 발명자들은 액정성이 있어 가공성이 우수한 전도성 고분자 조성물 및 그 제조방법과 이를 사용한 액정 배향막의 제조방법을 개발하게 되었다.
일반적으로, 전도성 고분자가 액정성을 갖기 위해서는 액정 용융점 이상에서 용융하여 이방성을 갖거나, 용액에 녹아 용액내에서 이방성을 갖도록 해야 한다.
그러나, 대부분 폴리피롤이나 폴리티오펜 등의 전도성 고분자는 화학적, 전기적으로 불안정하고 용매에 잘 녹지 않으며 열에 불안정하여 용액 상태의 액정성은 물론 용융상태에서의 액정성도 발견하기가 쉽지 않다.
용매에 녹을 수 있고 가공성이 향상된 전도성 고분자 합성의 한가지로 전도성 고분자 화합물의 측쇄에 사슬길이가 긴 알킬기나 극성 작용기를 도입하는 방법이 있다.
그 대표적 예로서 폴리(3-(3'-티에닐 프로판 술폰산))을 들 수 있는데, 티오펜 고분자의 가지에 술폰산기 등과 같은 도판트로 사용될 수 있는 작용기를 도입하면 수용액 상에서 방향성을 갖는다는 것이 보고되어 있다(Mol. Cryst. Liq. Cryst., 1988, 160, 121).
그러나 이러한 티오펜 고분자는 산화안정성이 낮고 단량체의 제조시 여러 단계의 과정을 거쳐야 하는 문제가 있다.
또한, 폴리아닐린은 공기 중에서 안정하고 전도성이 높아 센서, 광전지, 전기 변색 표시 소자, 플라스틱 축전지 등 여러가지 응용성이 있으나, 가공성이 적어 배향막으로는 그대로 사용할 수 없는 단점이 있다.
최근에 개발된 폴리아닐린과 캄퍼술포네이트의 혼합물은 메타크레졸에서 액정성을 갖는다고 보고된 바 있으나(Polymer, 1993, 34, 3139), 이 경우 폴리아닐린은 전도도가 가장 좋은 에메랄딘염 상태, 즉 도핑된 상태에서는 용매에 녹지 않기 때문에 합성된 폴리아닐린을 환원시켜 가공한 후 다시 도핑해야만 하는 문제가 있다.
본 발명자는 상기의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명자들이 앞서 발명한 산화안정성이 우수한 전도성 고분자(대한민국 특허출원 제92-23786호)의 가공성과 광학적 특성을 연구한 결과, 전도성 고분자의 측쇄에 붙은 알킬술포네이트기가 산화된 고분자의 자체 도판트로 작용할 때 용액상에서 분자가 균일하게 배열되는 액정성을 가지게 되는 것을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.
즉, 본 발명은 공지의 화학적, 전기 화학적 제조방법에 의해 생성된 전도성 고분자를 용매에 녹여 액정성을 갖도록 한 전도성 고분자 액정조성물 및 그 제조방법을 제공하고, 이를 이용하여 액정 표시 소자의 배향막 제조 공정시 정전기 발생의 방지가 가능한 전도성 고분자 배향막 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기한 목적을 달성한 본 발명에 의하면, 구조식(Ⅰ)로 표시되는 자체 도핑된 폴리아닐린 알킬술포네이트가 40 내지 90중량%의 농도로 극성용매에 용해된 용액 이방성 액정성을 갖는 전도성 고분자 액정 조성물이 제공된다.
［상기 구조식(Ⅰ)중 y는 전도성 고분자의 도핑 정도를 나타내는 값으로서, 0.3 이상 1 이하이고; R1은 탄소수 2 내지 12의 알킬렌기이며; R2, R3, R4, R5는 모두 수소인 경우와 그 중 하나 혹은 두개가 플로오로, 클로로, 브로모 및 요오드로 이루어진 군에서 선택되는 할로겐 또는 메틸, 메톡시, 또는 니트로기로 치환된 것을 의미하며; X는 수소 혹은 나트륨, 리튬, 칼륨 등의 알칼리 금속이온 또는 암모늄, 테트라메틸암모늄, 테트라에틸암모늄, 테트라부틸암모늄 등의 알킬암모늄 이온이나, 하기 구조식(Ⅱ)
(식 Ⅱ중 R2, R3, R4, R5는 식 Ⅰ과 같음)
로 표시되는 아닐린 유도체의 암모늄 이온을 의미함.］
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 구조식(Ⅰ)의 화합물에서 전도성 고분자의 도핑 정도를 나타내는 값인 y가 0이면 폴리아닐린계가 완전히 환원된 상태를 의미하며, y가 0.5일때 일차 산화된 상태에서 전도도가 가장 높으며, 알킬술포네이트의 술폰기가 고분자 사슬내의 퀴노이드족과 자체 도핑된 고분자 형태를 이룬다.
위와 같은 자체 도핑된 고분자 중합체는 공지의 방법으로 생성된 고분자 중합체를 화학적 혹은 전기 화학적으로 산화시킴으로써 얻어진다.
제1도의 (a)는 자체 도핑된 폴리아닐린 부틸술포네이트의 적외선 분광 흡수 스펙트럼인 바, 벤젠고리와 퀴노이드의 C=C 진동 파수에 해당하는 피크가 각각 1480cm-1과 1590cm-1에 나타나며, 그 크기의 비율은 1:1로서, y가 0.5에 해당하는 값을 가짐을 나타낸다.
제1도의 (b)는 X-선에 의해 질소 원자에 속하는 전자의 방출 에너지를 나타낸 도면으로, 여기에서도 399eV에서 벤젠고리에 연결되어 있는 질소 원자와 401eV에서 퀴노이드에 연결되어 있는 질소 원자의 비가 약 1:1로 나타나 자체 도핑된 구조임을 알 수 있다.
이하 본 발명의 전도성 액정 고분자 조성물의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 바람직한 한 태양에 의하면 구조식(Ⅰ)의 전도성 고분자 화합물을 주지의 방법에 의해 화학적 방법 또는 전기 화학적 방법으로 상기 구조식(Ⅰ)에서 y가 0.3 내지 1이 되도록 산화시키고, 이를 디메틸술포네이트, 디메틸아세트아미드, N-디메틸피롤리돈, 메틸알콜, 에틸알콜 등의 극성 용매에 녹여 중량비로 40 내지 90% 용액 상태의 전도성 액정 고분자 조성물을 제조할 수 있다.
다른 방법으로는 y가 0.3 내지 1이 된 구조식(Ⅰ)의 전도성 고분자 화합물을 녹지 않는 고분자를 제거하기 위하여 1 내지 40%의 묽은 용액을 사용하여 불용물을 여과하고 이 용액을 가공한 뒤 용매를 건조시키는 방법에 의해 농축하여 40 내지 90% 용액 상태의 전도성 액정 고분자 조성물을 제조할 수도 있다.
본 발명에 따르는 용액상태의 조성물에서 용액의 농도를 40 내지 90%로 하는 것은 액정성 발현 및 용이한 가공성을 도모하기 위함이다. 본 조성물에서 용액의 농도가 40% 미만인 경우에는 조성물의 액정성이 발현되기 어려우며, 90%를 초과하면 점도상승 등에 의한 가공성 저하가 일어난다.
또한 내열특성, 기계적 특성, 가공 특성 등을 개선하기 위해 공지의 방법에 의해 산화 방지제, 자외선 안정제, 염료 및 안료, 윤활제, 증점제 등과 같은 각종 첨가제 및/또는 충전제가 첨가될 수 있다.
본 발명에 의해 제조된 전도성 액정 조성물은 투명 전도성 유리 전극 또는 액정 표시 소자에 사용되는 어떠한 전극 상에도 공지의 방법에 의해 박막의 형태로 가공될 수 있다.
예를 들어 상기의 액정 조성물을 투명 전도성 유리 전극상에 스핀 코팅이나 인쇄에 의한 코팅 등의 방법으로 박막으로 도포한 후 40 내지 90% 용액상에서 칼날이나 유리판과 같은 면으로 점성의 용액을 밀어주면 그 방향을 따라 액정 조성물이 배향하며, 이를 공기중 또는 감압하에서 상온 또는 150℃ 이하에서 건조하면 용매의 증발과 함께 전도성 고분자가 배향된 상태를 유지하는 전도성 배향막을 제조할 수 있게 된다. 이때 감압하에서 150℃가 넘는 온도에서 건조하면 열에 의한 박막의 전도도 감소의 현상이 나타난다.
상기와 같은 전도성 고분자 액정 조성물은 편광 현미경이나 X-선 회절 분광법에 의하여 그 배향에 의한 광학적 이방성이 확인될 수 있다.
제2도에는 본 발명에 의해 제조된 폴리아닐린 부틸술포네이트용액을 유리기판에 적하한 후 덮게 유리로 밀어 연신한 후의 편광 현미경 사진이다.
연신후 즉시 고르게 배향된 액정 조성물이 나타나며, 용액내에서 천천히 유동이 일어나면서 1시간 후에는 막대기 모양의 스메틱 액정 구조가 나타난다. 다시 덮게 유리를 한쪽 방향으로 밀면 처음 연신 후와 같은 균일한 배향구조가 생성된다.
상기 용액상의 고분자 화합물을 유리판이나 칼끝을 사용하여 한쪽 방향으로 밀면 일정 방향으로 배열된 배향막이 얻어지는데, 이것은 사용 용도에 따라서 액정 물질을 배향하는 경우 한쪽 방향으로의 배향성을 증가시키기 위한 방법으로 사용할 수 있다. 이같은 배향막을 서서히 건조시키면 배향성이 유지된 채로 건조되어 액정 배향막이 제조되는데 상온에서 건조시킨 후 200℃까지 온도를 올렸을 경우에도 배향성이 유지되어 안정하였으며, 코팅된 필름의 박리가 일어나지 않았다.
제3도는 본 발명에 따라 제조된 전도성 액정 고분자 배향막의 온도에 따른 안정도를 편광 현미경을 통하여 측정한 결과로써 200℃까지 열처리하였을 경우에도 배향막의 방향성이 유지됨을 보여준다.
본 발명에 의해 제조된 전도성 고분자 액정 조성물은 용액 상태로 혹은 용매를 제거한 후 필름의 형태로 가공이 가능하며, 전도성 고분자의 액정성을 이용하는 일반적인 표시장치 및 정보 기억처리장치에 활용될 수 있다.
그 한 예로서, 본 발명에 따라 제조된 전도성 액정 고분자 배향막은 폴리이미드나 폴리이미드 엘비(LB)막 등과 같은 배향막을 이용하여 배향되는 기존의 액정들 뿐만 아니라 배향성이 강한 배향막을 이용해야 하는 강유전성 액정, 트위스트네마틱, 혹은 게스트-호스트 액정 등의 배항에 마찰 방법을 사용하지 않고도 효과적으로 적용될 수 있다.
즉, 상기와 같은 투명 전극상에 제조된 전도성 고분자 배향막 두개를 서로 직교하게 배열하고 그 사이에 액정을 위치하면 액정이 배향막 사이에서 배향되어진다.
제4도는 리크릴라이트(LICRILITE) 비엘(BL) 001 액정(독일, 머크(MERCK)사 제품)을 본 발명에 의해 제조된 전도성 고분자 배향막 사이에서 배향시켜 제작한 액정 표시 소자의 광 투과도를 액정 소자의 편광판에 대한 각도변화에 따라 관찰한 결과이다.
액정 소자의 각도가 편광판에 대하여 0, 90, 180, 270, 360°일 때 광 투과도가 최소이었으며, 22.5, 67.5, 112.5, 157.5, 202.5, 247.5, 292.5, 337.5,°일 때 중간정도이고, 45, 135, 225, 315°일 때 광 투과도가 최대를 나타내었다.
45°회전시마다 같은 색 대비 결과가 주기적으로 관찰되는 것은, 리크릴라이트(LICRILITE) 비엘(BL) 001 액정이 전도성 고분자 배향막 사이에서 효과적으로 배향되었음을 증명한다.
제5도는 전도성 고분자 배향막을 이용한 액정 표시장치의 도식도이다.
이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하겠는바, 본 발명이 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
전기적으로 도핑된 전도성 고분자의 합성
공지의 화학적 방법으로 중합된 폴리아닐린 부틸술포네이트를 물에 녹여 고분자 페이스트(중량비 70%)를 만들어, 백금 전극(가로 2cm, 세로 5cm의 백금판) 위에 코팅시켜 작업전극을 만들거나, 전기 화학적 방법으로 부틸술포네이트로부터 중합되어 코팅된 폴리아닐린 부틸술포네이트 백금 전극을 작업전극으로 사용한다.
이렇게 제조된 작업전극을 10% 과염소산 수용액과 0.1M의 과염소산 나트륨염의 아세토니트릴 용액이 들어있는 통상적인 3전극 전기 화학장치에 담근다. 대전극은 백금망, Ag/AgCl 기준전극으로 하여 작업전극의 전위를 0.5V로 고정시킨 후 전류를 흘려주면 검은색의 자체 도핑된 고분자막이 생성된다. 약 30분후 전원을 제거하고 작업전극에 형성된 고분자 중합체를 상당량의 아세토니트릴로 씻고, 진공 건조후 전극에서 떼어낸다. 이렇게 얻어진 중합체의 전도도는 6×10S/cm이며, 구조식(Ⅰ)에서, 퀴노이드가 50% 정도 섞여있는 구조가 제1도에 보여진 바와 같이, 적외선 분광흡수 스펙트럼과 X-선 광전자 스펙트럼에 의해 확인된다.
[실시예 2]
화학적으로 도핑된 전도성 고분자의 합성
공지의 전기 화학적 또는 화학적 방법으로 중합된 폴리아닐린 부틸술포네이트 1g을 10% 염산 수용액에 녹인 후 얼음 수조에 담구어 온도를 0℃로 유지한다. 위의 용액에 암모늄 퍼설페이트 또는 나트륨 퍼설페이트 1g을 물에 녹인 용액을 1시간 동안 서서히 가하면서 교반시킨다. 6시간 교반 후 투석막을 이용하여 분자량 3,500 이하의 저분자량 불순물을 염산 수용액에서 제거한다. 용매를 제거하고 진공건조시키면 전도도 5×10S/cm의자체 도핑된 고분자가 얻어진다.
[실시예 3]
전도성 액정 고분자 조성물의 제조
실시예 1에서 전기적으로 제조된 전기적으로 도핑된 폴리아닐린 부틸 술포네이트를 물에 녹여 농도가 50%인 용액을 만든다. 이 용액 0.2ml을 전도성 유리판에 적하합 후 덮게 유리를 덮어 편광 현미경으로 관찰하면, 제2도에 보여진 바와같이 광학적 이방성으로 인한 구조가 나타난다.
고분자 액정용액을 공기중에서 서서히 건조시키면 결정상태가 유지되는 것이 편광 현미경으로 확인되며 이렇게 제조된 액정 고분자 필름을 X-선 회절 분광법에 의하여 관찰하면 스메틱 액정 고분자 결정성을 나타낸다.
[실시예 4]
전도성 액정 배향막의 제조
투명 전도성 유리전극의 표면에 위의 전도성 고분자 액정 조성물(중량비 50%)을 스핀 코팅 등의 방법으로 얇게 도포한 후 코팅된 박막을 일정 방향으로 칼끝으로 밀면 민 방향에 따라 고분자 물질이 균일하게 배열된 막이 형성된다. 이 전도성 고분자 배향막은 상온에서 10시간 건조시키면 배향성이 유지된 배향막이 제조된다. 이때 배향막의 두께는 5μm이었으며, 표면 전도도는 3.6S/cm이었다.
25도에서 200도까지 서서히 열처리하면서 편광 현미경으로 배향막의 배향상태 및 고분자막의 균열도를 측정한 결과 200도까지 온도를 올렸을 때 막의 균열이 일어나지 않았으며, 배향성이 유지되었다.
[실시예 5]
전도성 액정 배향막의 제조
실시예 4에서 전도성 고분자의 농도가 20%인 수용액을 사용하여 유리 기판에 스핀 코팅한 수 상온에서 서서히 용매를 증발시켜, 고분자의 농도가 약 50%로 되면 코팅된 박막을 칼끝으로 민다. 이 방법에 의해서도 실시예 4와 같이 배향성을 갖는 막이 얻어지며, 이 전도성 고분자 배향막을 상온에서 10시간 건조시키면 배향성이 유지된 배향막이 제조된다. 이때 배향막의 두께는 3μm이었으며, 표면 전도도는 8.7×10-1S/cm이었다.
[실시예 6]
전도성 액정 배향막을 이용한 액정의 배향
상기 실시예 4 및 5에서 제조된 전도성 고분자 배향막 위에 리클리라이트(LICRILITE) 비엘(BL) 001 액정(머크(MERCK)사 제품)을 수 μm의 두께로 코팅하고, 또 하나의 전도성 고분자 배향막을 앞서의 전도성 고분자 배향막위에 서로 직교하게 덮은 다음, 액정의 배향성을 편광 현미경을 통하여 관찰하였다.
두개의 전도성 고분자 배향막과 액정으로 구성된 액정 표시 소자의 각도가 편광판에 대하여 0, 90, 180, 270, 360°일 때 광투과도가 가장 낮았으며, 편광판에 대하여 22.5, 67.5, 112.5, 157.5, 202.5, 247.5, 292.5, 337.5°일 때 중간정도이었으며, 45, 135, 225, 315°일 때 가장 광 투과도가 높았다. 45° 회전시마다 같은 색대비 결과가 주기적으로 관찰되는 것은, 리크릴라이트(LICRILITE) 비엘(BL) 001 액정이 전도성 고분자 배향막 사이에서 효과적으로 배향되었음을 증명한다.
제4도는 상기 액정 표시 소자와 편광판 사이의 각도 변화에 따른 광 투과도를 종합한 결과를 나타낸 도면이다.
본 발명에서 제조된 전도성 고분자 배향막과 액정으로 구성된 액정 표시 소자는 제5도에 나타난 바와 같이 액정 표시장치에 이용될 수 있다.
제5도에서 1과 7은 서로 직교하는 편광판이고, 2와 6은 투명 전도성 유리이며, 3과 5는 2와 6의 투명 전도성 유리위에 제조된 전도성 고분자 배향막인데 이 배향막은 그 배향 방향이 서로 직교하게 위치되어 있으며, 4는 강유전성 액정(FLS), 슈퍼 트위스티드 네마틱 액정(STN), 트위스티드네마틱(TN) 등의 일반적인 액정 표시장치에 사용될 수 있는 액정이다.
본 발명에 의하여 이상과 같이 액정물질을 효과적으로 배향시킬 수 있는 전도성 고분자 액정 조성물을 제조할 수 있게 되었으며, 이를 사용한 액정 표시 소자의 배향막을 제조할 수 있게 되었다.
특히, 본 발명은 이러한 전도성 고분자 액정 조성물 및 이를 사용한 액정 표시 소자의 배향막을 제조하는 방법을 제공하며, 이에 따라 액정 표시 장치의 가공시 혹은 가공 후 표시 소자에서의 정전기를 방지할 수 있어 소자의 제조 수율을 증가시키며, 인가 전압을 낮추어 소자의 표시 특성을 향상시킬 수 있는 전도성 고분자 배향막의 제조가 가능하게 되었을 뿐 아니라, 조성물의 농도 및 가공방법 등에 따라 가공성이 향상되고 연신에 의한 표면 특성의 조절이 용이하게 되었다.

Claims (8)

  1. 구조식(Ⅰ)로 표시되는 자체 도핑된 폴리아닐린 알킬술포네이트가 40 내지 90중량%의 농도로 극성용매에 용해된 용액 이방성 액정성을 갖는 전도성 고분자 액정 조성물:
    ［상기 구조식(Ⅰ)중 y는 전도성 고분자의 도핑 정도를 나타내는 값으로서, 0.3 이상 1 이하이고; R1은 탄소수 2 내지 12의 알킬렌기이며; R2, R3, R4, R5는 모두 수소인 경우와 그 중 하나 혹은 두개가 플로오로, 클로로, 브로모 및 요오드로 이루어진 군에서 선택되는 할로겐 또는 메틸, 메톡시, 또는 니트로기로 치환된 것을 의미하며; X는 수소 혹은 나트륨, 리튬, 칼륨 등의 알칼리 금속이온 또는 암모늄, 테트라메틸암모늄, 테트라에틸암모늄, 테트라부틸암모늄 등의 알킬암모늄 이온이나, 하기 구조식(Ⅱ)
    (식 Ⅱ중 R2, R3, R4, R5는 식 Ⅰ과 같음)
    로 표시되는 아닐린 유도체의 암모늄 이온을 의미함.］
  2. 구조식(Ⅰ)의 전도성 고분자 화합물을 공지의 방법에 의해 화학적 또는 전기 화학적 방법으로 구조식(Ⅰ)에서 y가 0.3 내지 1이 되도록 산화시키고, 이를 물, 디메틸술포네이트, 디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 메틸알콜, 에틸알콜로 이루어진 군에서 선택되는 극성용매에 녹여 그 농도가 40 내지 90중량%가 되게 함을 특징으로 하는 전도성 고분자 액정 조성물의 제조방법.
  3. 구조식(Ⅰ)로 표시되는 자체 도핑된 폴리아닐린 알킬술포네이트가 40 내지 90중량%의 농도로 극성용매에 용해된 전도성 고분자 액정 조성물로 제조된 것을 특징으로 하는 전도성 액정 배향막.
  4. 제3항에 있어서, 액정표시소자에 사용되는 전극상에 가공된 박막 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 전도성 액정 배향막.
  5. 제4항에 있어서, 박막의 상태에서 외부로부터 가해진 연신력에 의해 배향된 것을 특징으로 하는 전도성 액정 배향막.
  6. 구조식(Ⅰ)로 표시되는 자체 도핑된 폴리아닐린 알킬술포네이트를 극성 용매에 40 내지 90중량%의 농도로 용해시킨 전도성 고분자 액정 조성물을 액정표시소자에 사용되는 전극상에 도포하고 배향한 후 이를 공기중 또는 감압하에서 상온 또는 150℃ 이하에서 건조하는 것을 특징으로 하는 전도성 액정 배향막의 제조 방법.
  7. 강유전성 액정(FLC), 슈퍼 트위스티드 네마틱액정(STN) 도는 트위스티드 네마틱 액정(TN)의 배향에 구조식(Ⅰ)로 표시되는 자체 도핑된 폴리아닐린 알킬 술포네이트가 40 내지 90중량%의 농도로 극성용매에 용해된 전도성 고분자 액정 조성물로 이루어진 전도성 액정 배향막을 이용하는 방법.
  8. 구조식(Ⅰ)로 표시되는 자체 도핑된 폴리아닐린 알킬술포네이트가 40 내지 90중량%의 농도로 극성용매에 용해된 전도성 고분자 액정 조성물로 이루어진 전도성 액정 배향막을 이용하여 제조된 액정표시소자.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010109813A (ko) * 2000-06-02 2001-12-12 오권오 가용성 폴리아닐린 염을 이용한 전자기파 흡수체용 도료제조방법
KR20030014004A (ko) * 2001-08-10 2003-02-15 주식회사 두람하이테크 알콜 가용성 폴리아닐린염을 이용한 부식방지용 도료의제조방법
KR100443279B1 (ko) * 2002-01-25 2004-08-09 서광석 투명한 영구 대전방지층이 형성된 플렉시블 인쇄기판용스페이서

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW451284B (en) * 1996-10-15 2001-08-21 Semiconductor Energy Lab Semiconductor device and method of manufacturing the same
EP1009782A4 (en) * 1997-01-21 2000-06-21 Univ Case Western Reserve LIQUID CRYSTAL-FREE ALIGNMENT PROCESS USING POLY (IONOMER) COATINGS
AU3887100A (en) 1999-11-12 2001-05-30 3M Innovative Properties Company Liquid crystal alignment structure and display devices containing same
CN1183412C (zh) * 1999-11-12 2005-01-05 3M创新有限公司 液晶取向结构及含有它的光学装置
US6488866B1 (en) * 2000-11-08 2002-12-03 3M Innovative Properties Company Liquid crystal materials and alignment structures and optical devices containing same
US6699533B2 (en) * 2000-12-01 2004-03-02 3M Innovative Properties Company Stabilized liquid crystal alignment structure with pre-tilt angle and display devices containing the same
JP2002371055A (ja) 2001-06-15 2002-12-26 Toyoda Gosei Co Ltd 自己ドープ型導電性ポリマー・合成用モノマー及びそれらの合成方法
JP3630129B2 (ja) * 2001-09-28 2005-03-16 ソニー株式会社 液晶表示装置
KR100760978B1 (ko) * 2006-01-21 2007-10-04 광 석 서 디스플레이용 대전방지 보호필름
WO2007089482A2 (en) * 2006-01-26 2007-08-09 3M Innovative Properties Company Method for making nanostructures with chromonics
US8294849B2 (en) * 2007-06-06 2012-10-23 Stanley Electric Co., Ltd. Liquid crystal display device capable of low temperature use and having rod-shaped gold particles of nanometer order dispersed in the liquid crystal layer
US7718219B2 (en) 2007-06-27 2010-05-18 3M Innovative Properties Company Method for forming channel patterns with chromonic materials
EP2232327A1 (en) * 2007-12-14 2010-09-29 3M Innovative Properties Company Methods for making electronic devices
CN103676331B (zh) * 2013-12-27 2017-01-04 京东方科技集团股份有限公司 一种导电取向层及制备方法、显示基板、显示装置
US10155876B2 (en) * 2015-10-27 2018-12-18 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Methods and apparatus concerning solution shearing a transparent and conductive polymer film
CN113325625B (zh) * 2021-06-24 2022-07-29 业成科技（成都）有限公司 显示面板的制备方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3920576A (en) * 1973-05-07 1975-11-18 Rockwell International Corp Doping of nematic liquid crystal
US3963638A (en) * 1974-01-08 1976-06-15 Eastman Kodak Company Liquid crystal compositions, methods and devices

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010109813A (ko) * 2000-06-02 2001-12-12 오권오 가용성 폴리아닐린 염을 이용한 전자기파 흡수체용 도료제조방법
KR20030014004A (ko) * 2001-08-10 2003-02-15 주식회사 두람하이테크 알콜 가용성 폴리아닐린염을 이용한 부식방지용 도료의제조방법
KR100443279B1 (ko) * 2002-01-25 2004-08-09 서광석 투명한 영구 대전방지층이 형성된 플렉시블 인쇄기판용스페이서

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