KR100403787B1 - Polymer dispersed liquid crystal for embodying higher luminance and contrast ratio - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고분자 분산 액정에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 고분자 분산 액정에 아조 색소를 첨가하여 광 산란을 억제하고 투과율을 향상시킨 고분자 분산 액정에 관한 것이다. 본 발명의 고분자 분산 액정의 투과율을 향상시키기 위한 방법은, 상기 액정에 아조 색소를 소정의 비율로 첨가하는 단계와; 아조 색소가 첨가된 액정에 펌핑을 통해서 아조 색소에 광이성질화를 유도하는 단계를 포함하며, 그 장치는 고분자 분산 액정 디스플레이에 있어서, 상기 액정에는 소정의 비율로 아조 색소가 첨가되어 있으며, 액정에 첨가된 아조 색소는 펌핑을 통해서 광이성질화가 수행되어 디스플레이에 빛이 조사될 때 투과율이 향상되며, 산란율을 억제시키도록 하였다.The present invention relates to a polymer dispersed liquid crystal, and more particularly, to a polymer dispersed liquid crystal in which azo dyes are added to the polymer dispersed liquid crystal to suppress light scattering and improve transmittance. The method for improving the transmittance of the polymer dispersed liquid crystal of the present invention comprises the steps of adding an azo dye to the liquid crystal at a predetermined ratio; Inducing photoisomerization to the azo dye by pumping the liquid crystal to which the azo dye is added, the apparatus comprising a polymer dispersed liquid crystal display, wherein the azo dye is added to the liquid crystal at a predetermined ratio, The azo dye added to the photoisomerization is performed by pumping to improve the transmittance when light is irradiated to the display and to suppress scattering rate.
Description
본 발명은 고분자 분산 액정(polymer dispersed crystal)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 고분자 분산 액정에 아조 색소(azo dye)를 첨가하여 광 산란을 억제하고 투과율을 향상시킨 고분자 분산 액정에 관한 것이다.The present invention relates to a polymer dispersed liquid crystal, and more particularly, to a polymer dispersed liquid crystal in which azo dye is added to the polymer dispersed liquid crystal to suppress light scattering and improve transmittance.
액정이란 특수한 분자구조를 갖는 물질로서, 온도 상승에 따라서 고체에서 액체로 직접 변화하지 않고 그 중간의 상태를 거쳐서 액체로 변화하는 물질을 말한다. 이와같은 중간 상태의 물질 즉, 액정은 외관적으로는 유동성이 있는 끈적끈적안 액체이면서 광학적으로는 이방성을 띤 결정을 보이고 있다. 이처럼 액정은 액체와 결정이 양립하는 성질을 가진 물질을 말하며 대부분이 유기재료로서 현재 약 15,000여종에 가까운 액정 물질이 알려져 있다.Liquid crystal is a substance having a special molecular structure, and refers to a substance that does not change directly from a solid to a liquid but rises to a liquid through an intermediate state as the temperature rises. Such an intermediate material, that is, a liquid crystal, is a liquid, which is fluid in appearance, and has an optically anisotropic crystal. As described above, liquid crystal refers to a material having a property in which a liquid and a crystal are compatible. Most of liquid crystal materials are known as organic materials.
액정성을 가진 물질의 분자 구조의 특징은 대부분이 가늘고 긴 봉과 같은 형상이며, 25℃ 내지 35℃의 온도범위에서 액정의 성질을 보이는 편평한 판과 같은 분자구조를 가진 유기 화합물로 되어 있다. 또한 분자의 크기는 대략적으로 10Å x 100Å 정도로 매우 작으며 균일한 방향의 배열을 갖는다.Most of the characteristics of the molecular structure of the liquid crystal material is an organic compound having a molecular structure such as a flat plate showing the properties of the liquid crystal in the temperature range of 25 ° C to 35 ° C in the form of a thin and long rod. In addition, the size of the molecule is very small, approximately 10 μs × 100 μs and has a uniform orientation.
액정은 전술된 바와같이 유연하고 변형이 쉬운 물질로 되어 있으므로 외부로 부터의 전기장이나 열, 응력 등에 의해서 분자 배열이 바뀌거나 변형되기가 쉽다. 이러한 성질을 이용한 액정 소자(device)가 응용되고 있는데, 그 중에는 액정 디스플레이(LCD:Liquid Crystal Display)가 광범위하게 사용되고 있다.Since the liquid crystal is made of a flexible and easily deformable material as described above, the molecular arrangement is easily changed or deformed by an electric field, heat, or stress from the outside. Liquid crystal devices (devices) using this property have been applied, and among them, liquid crystal displays (LCDs) are widely used.
이러한 액정 디스플레이는 특정한 초기 분자 배열에, 외부로 부터의 전장의 인가나 열 등의 작용으로 분자 배열 상태를 변화시켜서, 각 반응에 따른 광학적 성질을 변화시킴으로 시각 변화를 야기시키게 된다. 이처럼 액정을 이용한 디스플레이는 박형의 평판구성이 가능하며 저전압 구동으로 저소비전력의 특징을 갖어서 기존의 음극선관(Cathode Ray Tube)을 대체하는 디스플레이로 각광받고 있다.Such a liquid crystal display causes a visual change by changing a state of a molecular arrangement by applying an electric field from the outside or by heat or the like to a specific initial molecular arrangement, and by changing optical properties according to each reaction. As such, displays using liquid crystals have a thin flat panel configuration and are characterized by low power consumption and are attracting attention as a display that replaces a conventional cathode ray tube.
액정 디스플레이의 응용에 관한 연구는, 대형화 및 구동방식의 다양화와 같은 디스플레이 소자의 성능개선과 소자의 특성에 적합한 물질 상수를 갖는 액정의 합성, 그리고 액정의 배향에 관한 연구가 큰 과제로 되어 왔다. 특히 액정의 표면 배향은 액정 디스플레이의 특성과 성능에 중요한 역할을 할 뿐 아니라 경계면에서의 물리 현상을 규명하기 위한 이론적인 관심으로 많은 연구가 진행되어 왔다. 제한된 영역에서 액정의 물리적인 특성에 대한 연구는, 경계면에서의 상호 작용을 이해하는데 적합한 물리계로서 많은 관심을 받고 있다. 그 대표적인 예로서, 고분자 화합물에 네마틱 액정 방울들이 분산되어 있는 구조의 고분자 액정(polymer dispersed liquid crystal: PDLC)에서 네마틱 액정의 물리적 특성에 관한 연구를 들 수 있다.Research into the application of liquid crystal displays has been a major problem in the improvement of the performance of display elements such as the enlargement and diversification of driving methods, the synthesis of liquid crystals having material constants suitable for the characteristics of the elements, and the study of the alignment of liquid crystals. . In particular, the surface orientation of the liquid crystal plays an important role in the characteristics and performance of the liquid crystal display, and much research has been conducted with theoretical interest for identifying physical phenomena at the interface. Research on the physical properties of liquid crystals in a limited area has attracted much attention as a suitable physical system for understanding the interaction at the interface. As a representative example thereof, a study on physical properties of nematic liquid crystals in a polymer dispersed liquid crystal (PDLC) structure in which nematic liquid crystal droplets are dispersed in a polymer compound may be mentioned.
그 응용예로서, 고분자 물질안에 미세한 액정방울들을 형성시킨 필름의 디스플레이가 있다. 도 1은 고분자 분산 액정 디스플레이의 광 투과 특성을 도시한 도면이다. 도 1의 (A)는 액정이 채워진 기판에 전압이 인가되지 않은 상태의 광 산란을 도시한 것이다. 도면에서 타원으로 도시된 것들은 미세 액정 방울(20)이며, 기판사이에서 액정 방울 주변은 폴리머(10), 즉 고분자를 표시한다. 도 1의 (A)에서 볼 수 있듯이, 기판 사이에 전압이 인가되지 않은 상태에서 도면의 하부로 부터 상부로 광이 조사되면 하부 기판(30)을 통해서 입사된 광은 액정 방울(20)에서 강하게 산란되고 다중 산란으로 인해서 결국 빛이 필름 즉, 기판(30) 사이를 통과하지 못하게 된다. 이는 액정이 정상 굴절률(ordinary refraction index: nL)이 주변의 폴리머의 굴절률(nP)과 서로 다르기 때문이다.As an application thereof, there is a display of a film in which fine liquid crystal droplets are formed in a polymer material. 1 is a diagram illustrating light transmission characteristics of a polymer dispersed liquid crystal display. FIG. 1A illustrates light scattering in a state where no voltage is applied to a liquid crystal filled substrate. Ellipses in the figure are the fine liquid crystal droplets 20, and the liquid crystal droplets around the substrate indicate the polymer 10, i.e., the polymer. As shown in FIG. 1A, when light is irradiated from the bottom of the drawing to the top in a state where no voltage is applied between the substrates, light incident through the lower substrate 30 is strongly in the liquid crystal droplet 20. Scattering and multiple scattering result in light not passing through the film, ie, between the substrates 30. This is because the liquid crystal has a normal refractive index (n L ) different from that of the surrounding polymer (n P ).
한편, 도 1의 (B)는 도 1의 (A)와 동일한 조건에서 기판 사이에 전압을 인가(On State)한 것으로서, 액정 방울의 굴절률과 주변 폴리머의 굴절률이 같게 되어 빛이 거의 산란되지 않고 통과하게 된다.On the other hand, Figure 1 (B) is a voltage applied between the substrate (On State) under the same conditions as in Figure 1 (A), the refractive index of the liquid crystal droplets and the refractive index of the peripheral polymer is the same, so that light is hardly scattered Will pass.
그러나, 이러한 종래의 고분자 분산 액정 디스플레이에서는 다음과 같은 문제점이 발생하게 된다. 즉, 이상적으로는, 기판 사이에 전압을 인가할 때 액정들이 전기장 방향으로 균일하게 배향되면서 그 정상 굴절률이 폴리머의 굴절률과 같게 되고 전기장 방향으로 투과한 빛이 산란하지 않아야 한다. 그러나, 종래의 고분자 분산 액정에서는 도 2에 도시된 바와같이, 전기장이 인가되어 액정 방울안까지 전기장이 형성되었다 할지라도 액정 방울 표면 근처에서는 표면 효과가 발생된다. 즉, 도 2의 (A)에서 볼 수 있드시, 액정 방울(20)의 표면에 인접한 액정들은 액정 방울의 내부에 배치된 액정과는 달리 방울의 표면을 따라서 둥글게 배열되는 것을 알 수 있다. 따라서 전기장이 인가되었다 할지라도 액정 방울은 정상 굴절률을 얻지 못하게 되고 따라서 광이 조사되었을 때 100 퍼센트 투과하지 못하게 된다. 도 2의 (B)는 액정 방울(20)의 표면을 따라서 액정이 둥글게 배향되어 있는 형상을 도시하는 것으로서, 이때 하방에서 빛이 조사되었을 때 일부의 빛이 산란되는 것을 나타내고 있다. 이처럼 빛이 액정 디스플레이 필름을 완벽하게 통과하지 못하고 산란된 경우, 두개 이상의 상이 중첩되어 상이 흐릿하게 나타나게 된다.However, the following problems occur in such a conventional polymer dispersed liquid crystal display. That is, ideally, when the voltage is applied between the substrates, the liquid crystals are uniformly oriented in the electric field direction so that their normal refractive index is equal to the refractive index of the polymer and the light transmitted in the electric field direction should not be scattered. However, in the conventional polymer dispersed liquid crystal, as shown in FIG. 2, even if an electric field is applied to form an electric field in the liquid crystal drop, a surface effect occurs near the liquid crystal drop surface. That is, as can be seen in Figure 2 (A), it can be seen that the liquid crystal adjacent to the surface of the liquid crystal droplet 20 is arranged roundly along the surface of the droplet, unlike the liquid crystal disposed inside the liquid crystal droplet. Thus, even if an electric field is applied, the liquid crystal droplets do not obtain a normal refractive index and thus do not transmit 100 percent when light is irradiated. FIG. 2B shows a shape in which the liquid crystals are oriented roundly along the surface of the liquid crystal droplet 20. In this case, some of the light is scattered when the light is irradiated from below. When light does not pass through the liquid crystal display film completely and is scattered, two or more images overlap and the images appear blurry.
따라서 본 발명은 이와 같이 빛의 산란을 최소화시켜서 광 투과율을 개선하므로써, 고 대비비, 고휘도를 구현하고 저전압으로도 구동이 가능한 고분자 분산 액정을 구현하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to implement a polymer dispersed liquid crystal capable of realizing high contrast ratio, high brightness and driving at low voltage by minimizing light scattering to improve light transmittance.
이와같은 목적을 달성하기 위해서, 고분자 분산 액정의 투과율을 향상시키기 위한 방법이 제공되는데, 상기 방법은, 상기 액정에 아조 색소를 소정의 비율로 첨가하는 단계와; 아조 색소가 첨가된 액정에 펌핑을 통해서 아조 색소에 광이성질화를 유도하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, there is provided a method for improving the transmittance of the polymer dispersed liquid crystal, the method comprising the steps of adding an azo dye to the liquid crystal in a predetermined ratio; It characterized in that it comprises a step of inducing photoisomerization to the azo dye through the pumping the liquid crystal to which the azo dye is added.
또한, 본 발명의 방법에서, 아조 색소는 아조 기가 포함된 메틸 오렌지 색소로서 약 0.7 중량%를 첨가하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the process of the present invention, the azo pigment is characterized by adding about 0.7% by weight as a methyl orange pigment containing azo groups.
또한, 본 발명에서, 상기 펌핑에는 아르곤(Ar+) 레이저가 사용되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the pumping is characterized in that an argon (Ar + ) laser is used.
또한, 본 발명에 따라서, 고분자 분산 액정에 소정량의 아조 색소를 첨가하여 펌핑을 통해서 아조 색소를 배향하고 액정 방울의 표면 액정들이 상기 배향에 따라서 정렬되도록 한 고분자 분산 액정 디스플레이 장치가 제공된다.Further, according to the present invention, there is provided a polymer dispersed liquid crystal display device in which a predetermined amount of azo dye is added to a polymer dispersed liquid crystal to orient the azo dye through pumping, and the surface liquid crystals of the liquid crystal droplets are aligned according to the alignment.
도 1은 고분자 분산 액정 디스플레이의 광 투과 특성을 도시한 도면.1 is a diagram showing light transmission characteristics of a polymer dispersed liquid crystal display.
도 2는 고분자 분산 액정에서 전기장이 인가되었을 때 액정 방울 표면 근처에서의 표면 효과를 도시한 도면.FIG. 2 shows the surface effect near the liquid crystal droplet surface when an electric field is applied in the polymer dispersed liquid crystal. FIG.
도 3은 아조 색소가 액정 방울 주변에서 전기장 방향으로 정렬되어 액정 방울 표면의 액정을 동일 방향으로 정렬시키는 것을 도시한 도면.3 shows that azo dyes are aligned in the direction of the electric field around the liquid crystal droplets to align the liquid crystals on the surface of the liquid crystal droplets in the same direction.
도 4는 아조 색소의 광이성질화를 도식화한 도면.4 is a diagram illustrating photoisomerization of azo dyes.
도 5는 본 발명에 따른 원편광을 위한 장치도.5 is a device diagram for circularly polarized light according to the present invention.
도 6은 액정의 투과율 측정을 위한 장치도.6 is a device diagram for measuring the transmittance of the liquid crystal.
도 7은 액정의 산란율 측정을 위한 장치도.7 is a device diagram for measuring the scattering rate of the liquid crystal.
도 8은 본 발명에 따른 액정의 투과율을 측정한 그래프.8 is a graph measuring the transmittance of the liquid crystal according to the present invention.
도 9는 본 발명에 따른 액정의 산란율을 측정한 그래프.9 is a graph measuring the scattering rate of liquid crystals according to the present invention;
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
10: 폴리머 20: 액정 방울10: polymer 20: liquid crystal droplets
30: 기판30: substrate
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예 또는 실시예들은 실험에 의거한 것으로서 이는 예시를 위한 것이지 본 발명을 실시예에 한정시키기 위한 것은 아니다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described. The examples or examples are based on experiments, which are for illustrative purposes only and are not intended to limit the present invention to the examples.
종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 방법은 다음의 사실에 착안하였다. 즉, 액정 방울의 주변에 있는 폴리머를 빛이 진행하는 방향, 즉 전기장의 방향에 평행한 방향으로 이방성을 갖도록 하면, 액정 방울내의 액정들이 주변의 폴리머와 상호작용하여 균일하게 전기장 방향으로 정렬될 수 있을 것이라는 사실이다. 이와같이하여 액정의 정상 굴절율은 액정 방울의 내부뿐 아니라 표면 부분에서도 거의 같아져서 입사한 빛은 산란하지 않고 거의 완벽하게 액정 디스플레이 필름을 투과하게 된다.The method for solving the problems of the prior art has focused on the following facts. That is, if the polymer in the periphery of the liquid crystal droplets has anisotropy in the direction of light propagation, that is, in a direction parallel to the direction of the electric field, the liquid crystals in the liquid crystal droplets can be aligned with the surrounding polymer uniformly in the electric field direction. It will be true. In this way, the normal refractive index of the liquid crystal is almost the same not only inside the liquid crystal droplets but also on the surface portion, so that the incident light does not scatter and almost completely penetrates the liquid crystal display film.
이를 구현하기 위해서, 본 발명에서는 고분자 분산 액정에 아조 염료를 첨가하였다. 도 3의 (A)에는 아조 색소가 액정 방울 주변에서 전기장 방향으로 정렬되어 있는 것을 볼 수 있다. 이와 같이 첨가된 아조 염료에 의해서 액정 방울의 표면 부근에 있는 액정도 입사 빛과 나란하게 배향되는 것을 알 수 있다.In order to implement this, in the present invention, azo dye was added to the polymer dispersed liquid crystal. It can be seen from FIG. 3A that the azo dye is aligned in the electric field direction around the liquid crystal drop. It can be seen that the liquid crystal near the surface of the liquid crystal droplet is also aligned with the incident light by the azo dye added in this way.
도 3의 (B)는 아조 염료에 의해서 배향된 액정에 전압이 인가되고 빛이 조사될 때 액정의 정상 굴절률이 액정 방울의 표면에서도 동일하게 구현되어 입사된 빛은 거의 산란되지 않고 완벽하게 투과되는 것을 도시하고 있다.3 (B) shows that the normal refractive index of the liquid crystal is equally implemented on the surface of the liquid crystal droplet when the voltage is applied to the liquid crystal oriented by the azo dye and the light is irradiated so that the incident light is completely scattered and completely transmitted. It is showing.
(실험적 방법)(Experimental method)
이하, 본 발명을 구현하기 위한 실험적인 방법에 대해서 상세히 기술한다. 먼저 시편 제작 과정을 설명하면 다음과 같다. 액정 TL203과 UV 경화성 모노머 PN393(Merck사 생산)를 8 : 2의 비율로 배합하였다. 여기에 아조(Azo) 기가 포함된 메틸 오랜지 염료를 약 0.7 중량%로 첨가한 시료를 10μm 두께의 액정 시편에 약 40℃ 이상의 온도에서 주입한다. 이처럼 제조된 액정 시편을 자외선에 약 10분간 노광시키면서 경화시킨다. 이때 고분자 망에는 작은 액정 방울들이 형성된다.Hereinafter, an experimental method for implementing the present invention will be described in detail. First, the process of fabricating the specimen is as follows. Liquid crystal TL203 and UV curable monomer PN393 (made by Merck) were mix | blended in the ratio of 8: 2. Here, a sample obtained by adding about 0.7% by weight of a methyl orange dye containing an Azo group is injected into a 10 μm-thick liquid crystal specimen at a temperature of about 40 ° C. or more. The liquid crystal specimen thus prepared is cured while being exposed to ultraviolet light for about 10 minutes. At this time, small liquid crystal droplets are formed in the polymer network.
다음으로, 원편광을 이용하여 액정을 배향하였다. 배향 원리는 다음과 같다. 즉, 액정과 고분자를 혼합한 시료를 첨가한 아조 색소는 빛을 받아 광이성질화 성질을 나타내게 된다. 이때 아조 색소는 도 4에 도시된 바와 같이, 빛을 흡수해서 불안정한 Ttans 상태와 Cis 상태를 반복하면서 기하학적인 형상을 달리하다가, 결국 안정한 생태인 원편광 방향의 진행방향으로 모두 배열하게 된다. 이 과정에서 액정 방울안의 표면에 근접하여 배치된 액정들도 아조 색소의 배열 방향으로 모두 배향하게 된다.Next, the liquid crystal was orientated using circularly polarized light. The orientation principle is as follows. That is, the azo dye added with the sample mixed with the liquid crystal and the polymer receives light and exhibits photoisomerization properties. At this time, as shown in Figure 4, the azo dye absorbs light and repeats the unstable Ttans state and the Cis state while changing the geometric shape, and eventually arranged in the direction of progress in the circular polarization direction, which is a stable ecology. In this process, the liquid crystals arranged close to the surface of the liquid crystal droplets are also aligned in the alignment direction of the azo dye.
이어서, 원편광을 위한 장치는 도 5에 도시된 바와같이 구성하였다. 즉, 아조 염료는 488nm 영역의 파장에서 큰 흡수를 나타내므로 광원으로서 아르곤 레이저(Ar+laser)로 원편광을 만들어 원펌핑을 하였다. 도면에서 P는 편광자를 표시하며, QWP는 1/4 λ판을 표시한다.The apparatus for circularly polarized light was then configured as shown in FIG. That is, the azo dye showed a large absorption in the wavelength of 488nm region, and was circularly polarized with an argon laser (Ar + laser) as a light source to perform one-pumping. In the figure, P denotes a polarizer and QWP denotes a 1/4 lambda plate.
이와같이 액정에 아조 염료를 혼합하여 광 펌핑을 한 후 투과율을 측정하기 위한 장치가 도 6에 도시된다. 아조 염료는 632nm 이상의 파장에서는 거의 흡수가 일어나지 않으므로 헬륨-네온 레이저(He-Ne laser)를 프로브 비임으로 선택하여 사용하였다. 도면에서 볼 수 있드시, 헬륨-네온 레이저가 프로브 비임으로서 시료 필름에 조사된다. 시료 필름에 조사된 레이저 빛은 샘플을 투과하여 샘플 후단에 놓인 검출기에 도달하게 되고 여기서 투과된 광량(IT)이 검출된다. 한편 프로브 비임은 기준 비임으로서 시료를 통과하지 않은 상태로 동일 종류의 검출기에서 광량(Io)으로서 검출되고, 양 검출기에서 검출된 광량은 컴퓨터에 입력되어 서로 비교된다. 이와같이 하여 입사된 빛에 대해서 투과된 빛의 비율 즉, 투과율(T=IT/Io)를 얻을 수 있다.As shown in FIG. 6, an apparatus for measuring transmittance after light pumping by mixing azo dye in the liquid crystal is shown. Since azo dye hardly absorbs at a wavelength of 632 nm or more, a helium-neon laser (He-Ne laser) was selected and used as a probe beam. As can be seen in the figure, a helium-neon laser is irradiated onto the sample film as the probe beam. The laser light irradiated onto the sample film passes through the sample and reaches the detector placed at the rear of the sample, where the amount of transmitted light I T is detected. On the other hand, the probe beam is detected as the light amount Io at the same kind of detector without passing through the sample as the reference beam, and the light amounts detected at both detectors are inputted to a computer and compared with each other. In this manner, the ratio of the transmitted light to the incident light, that is, the transmittance (T = I T / Io) can be obtained.
이와 비슷한 과정을 통해서 산란률을 측정하는 것이 가능하며, 산란률 측정 장치도가 도 7에 도시된다. 도면에서 볼 수 있드시, 프로브 비임으로는 동일하게 헬륨-네온 레이저를 사용하였다. 프로브 비임이 샘플을 통과하였을 때 산란되는 정도(θ)를 검출한다. 샘플을 통과하지 않아서 산란이 없는 비임을 기준 비임으로하여 컴퓨터에서 두 비임을 비교해 본다. 산란이 일어나지 않은 기준 비임에 대해서 시료를 통과한 비임의 산란 정도를 비교해 보면, 산란률(S=IS/Io)를 얻을 수 있다.It is possible to measure the scattering rate through a similar process, and a scattering rate measuring apparatus is shown in FIG. 7. As can be seen in the figure, the same helium-neon laser was used as the probe beam. The degree of scattering (θ) as the probe beam passes through the sample is detected. Compare the two beams on a computer as a reference beam with no scattering because it did not pass through the sample. Comparing the scattering degree of the beam passing through the sample with respect to the reference beam in which no scattering occurs, the scattering rate (S = I S / Io) can be obtained.
이와같은 장치를 사용하여 실험한 결과는 다음과 같다.The experimental results using such a device are as follows.
먼저 투과율을 조사해 본 결과가 도 8에 도시되어 있다. 즉, 도 8의 (A)는 고분자 분산 액정(#92 셀)에 0.83W의 에너지로 488nm 아르곤(Ar+) 레이저로 광펌핑을 하였을 때 투과율이 어떻게 변하였는지를 도시한 것이다. 그래프에 표시된 두개의 곡선중 우측에서 원의 집합으로 표시된 것은 아조 색소가 첨가되지 않은 종래의 고분자 분산 액정의 투과율을 표시한 것이다. 이 그래프에서는 인가된 전압이 증가함에 따라서 투과율이 서서히 증가하다가, 약 10V 전후에서 투과율이 급격히 상승하는 것을 알 수 있다. 그 후 인가 전압이 약 15V 되는 지점에서 투과율이 거의 고정되는 것을 알 수 있다. 이 때의 투과율이 대략 75% 내지 82% 정도가 된다.First, the result of examining the transmittance is shown in FIG. 8. That is, FIG. 8 (A) shows how the transmittance was changed when optically pumped with a 488 nm argon (Ar + ) laser at an energy of 0.83 W into the polymer dispersed liquid crystal (# 92 cell). The two curves shown in the graph, represented by a set of circles on the right side, indicate the transmittance of a conventional polymer dispersed liquid crystal without an azo dye. In this graph, the transmittance gradually increases as the applied voltage increases, and then the transmittance rapidly increases around 10V. After that, it can be seen that the transmittance is almost fixed at the point where the applied voltage is about 15V. The transmittance at this time is approximately 75% to 82%.
한편, 그래프에서 좌측의 삼각형의 집합으로 표시된 곡선은, 고분자 액정에 본 발명의 아조 색소를 첨가하고, 0.83W로 파장이 488nm인 아르곤(Ar+) 레이저를 65분간 펌핑하였을 때 인가 전압이 상승함에 따라서 투과율이 어떻게 상승하는지를 표시하고 있다. 그래프에서 볼 수 있드시, 인가전압을 서서히 상승시켜감에 따라서 10V에 이르기 전에 투과율이 급격히 상승하는 것을 볼 수 있다. 종래의 액정과 비교해 볼 때 더 낮은 전압에서 투과율이 급격히 상승하는 것을 관찰해 볼 수 있다. 이는 본 발명에 따라서 액정에 아조 색소를 첨가하고 펌핑하였을 때 종래에 비해서 더 낮은 전압에서 구동이 가능함을 보여주고 있다.On the other hand, the curve indicated by the set of triangles on the left side of the graph shows that the applied voltage increases when the azo dye of the present invention is added to the polymer liquid crystal and an argon (Ar + ) laser having a wavelength of 488 nm at 0.83 W is pumped for 65 minutes. Therefore, it shows how the transmittance rises. As can be seen from the graph, as the applied voltage is gradually increased, the transmittance rapidly increases before reaching 10V. It can be observed that the transmittance rises sharply at a lower voltage as compared with the conventional liquid crystal. This shows that when the azo dye is added to the liquid crystal and pumped according to the present invention, it can be driven at a lower voltage than in the prior art.
또한, 인가 전압이 약 10V에 도달하기 전에 투과율이 최고치에 이르게 된다. 이때 투과율을 보면 약 92% 내지 96%로서 종래의 액정의 투과율이 75% 내지 82%인 것을 고려해 보면, 투과율이 현저하게 개선되었음을 알 수 있다.In addition, the transmittance reaches a maximum before the applied voltage reaches about 10V. At this time, considering the transmittance of about 92% to 96% and the transmittance of the conventional liquid crystal is 75% to 82%, it can be seen that the transmittance is remarkably improved.
도 8의 (B)는 도 8의 (A)와는 조건을 약간 달리해서 투과율을 조사해 본 결과를 도시한 것이다. 즉, 고분자 분산 액정(#102 셀)에 0.64W의 에너지로 파장이 488nm인 아르곤(Ar+) 레이저를 약 60분간 펌핑하였다. 이때 나타난 결과는 종래의 고분자 분산 액정에 비해서 개선된 투과율을 보여주고 있다. 원의 집합으로 표시된 종래의 액정에서 보여진 투과율에 비해서 삼각형의 집합으로 표시된 본 발명에 따른 아조 염료를 첨가한 액정에서 투과율이 현저하게 향상되었음을 볼 수 있다. 또한 도 8의 (A)에서와 같이 더 낮은 인가 전압에서 최대 투과율을 보여주고 있다.FIG. 8B shows the result of examining the transmittance under slightly different conditions from FIG. 8A. That is, an argon (Ar + ) laser having a wavelength of 488 nm was pumped into the polymer dispersed liquid crystal (# 102 cell) with an energy of 0.64 W for about 60 minutes. The results shown here show an improved transmittance compared to the conventional polymer dispersed liquid crystal. It can be seen that the transmittance is remarkably improved in the liquid crystal added with the azo dye according to the present invention represented by the set of triangles as compared to the transmittance shown in the conventional liquid crystal represented by the set of circles. Also, as shown in FIG. 8A, the maximum transmittance is shown at a lower applied voltage.
또한, 본 발명에 따른 산란률의 조사 결과가 도 9에 도시된다. 도 9의 (A)는 고분자 분산 액정(#103 셀)에 아조 색소를 첨가하고 0.83W의 에너지로 파장이 488nm 인 아르곤(Ar+) 레이저를 100 분간 펌핑하였을 때 인가 전압에 따른 산란률의 변화를 도시한다. 도면에서 원의 집합으로 된 곡선은 종래의 고분자 분산 액정에 전압이 인가되었을 때 산란률의 변화를 도시한 것이다. 도면에서 볼 수 있듯이, 인가 전압이 약 10V가 약간 못미치는 점에서 산란률이 상승하기 시작하여 인가 전압이 10V가 약간 넘는 점에서 산란률이 최대가 됨을 알 수 있다. 그 때의 산란률은 10% 이상이 됨을 알 수 있다.In addition, the results of the irradiation of the scattering rate according to the present invention are shown in FIG. 9. FIG. 9A shows the change of scattering rate according to the applied voltage when an azo dye is added to the polymer dispersed liquid crystal (# 103 cell) and an argon (Ar + ) laser having a wavelength of 488 nm is pumped for 100 minutes with an energy of 0.83 W. FIG. Shows. The curve of the circle set in the figure shows the change of the scattering rate when a voltage is applied to the conventional polymer dispersed liquid crystal. As can be seen in the figure, it can be seen that the scattering rate starts to increase when the applied voltage is slightly less than about 10V, and the scattering rate becomes maximum when the applied voltage is slightly above 10V. It can be seen that the scattering rate at that time is 10% or more.
한편, 본 발명에 따라 아조 색소를 첨가한 고분자 분산 액정의 산란률은 삼각형 집합으로 된 곡선으로 표시되었는데, 그 산란률이 종래의 액정에 비해서 현저하게, 정량적으로는 약 1/5로 줄어듦을 관찰 할 수 있었다.On the other hand, according to the present invention, the scattering rate of the polymer dispersed liquid crystal containing the azo dye was represented by a curve of triangular sets, and the scattering rate was remarkably reduced to about 1/5 quantitatively as compared to the conventional liquid crystal. Could.
도 9의 (B)는 고분자 분산 액정(#101 셀)에 아조 색소를 첨가하고 0.83W의 에너지로 파장이 488nm 인 아르곤(Ar+) 레이저를 60분간 펌핑하였을 때 인가 전압에 따른 산란률의 변화를 도시한다. 도 9의 (A)와 유사하게 도면에서 원의 집합으로 된 곡선은 종래의 고분자 액정에서 발생한 산란률을 도시한다. 결과는 도 9(A)의 경우와 비슷하게 나타남을 알 수 있다. 즉, 종래의 방법에 비해서 본 발명의 아조 색소가 첨가된 액정의 경우에 산란률(삼각형의 집합으로 표시됨)이 현저하게 줄어듦을 알 수 있다.FIG. 9B shows the change of scattering rate according to the applied voltage when an azo dye was added to the polymer dispersed liquid crystal (# 101 cell) and an argon (Ar + ) laser having a wavelength of 488 nm was pumped for 60 minutes with an energy of 0.83 W. FIG. Shows. Similar to Fig. 9A, the curve of the circle in the figure shows the scattering rate generated in the conventional polymer liquid crystal. The results can be seen that similar to the case of Figure 9 (A). In other words, it can be seen that the scattering rate (expressed as a set of triangles) is significantly reduced in the case of the liquid crystal to which the azo dye of the present invention is added as compared with the conventional method.
이와 같이 본 발명에 따라 고분자 분산 액정에 아조 색소를 첨가하고, 이 색소에 펌핑을 하므로 종래에 비해서 더 낮은 인가 전압에서도 구동이 가능하며, 투과율을 획기적으로 향상시킴과 동시에 산란률을 낮추는 것이 가능하여 디스플레이로 응용할 때 맑고 선명한 이미지를 구현할 수 있게 된다.Thus, according to the present invention, since the azo dye is added to the polymer dispersed liquid crystal and pumped to the dye, it is possible to drive at a lower applied voltage than the conventional one, and it is possible to drastically improve the transmittance and lower the scattering rate. When applied as a display, a clear and clear image can be realized.
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