KR100936518B1 - Curable composition for liquid crystal display and liquid crystal display comprising barrier rib and alignment layer manufactured using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액정 디스플레이용 경화성 조성물 및 이를 이용하여 제조된 격벽과 배향막을 포함하는 액정 디스플레이에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 플렉시블(flexible) 액정 디스플레이 소자에서 화소별로 셀의 갭을 유지하기 위한 격벽 구조의 제조시, 고분자 격벽과 액정 영역의 계면에서 액정 배향이 흐트러지게 되는 문제점을 해결하여 액정 표시 특성을 개선시킨 액정 디스플레이용 경화성 조성물 및 이를 이용하여 제조된 격벽과 배향막을 포함하는 액정 디스플레이에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display including a curable composition for a liquid crystal display and a partition wall and an alignment layer manufactured using the same, and more particularly, to a partition structure for maintaining a gap of cells for each pixel in a flexible liquid crystal display device. The present invention relates to a curable composition for a liquid crystal display that improves liquid crystal display characteristics by solving a problem that liquid crystal alignment is disturbed at an interface between a polymer partition and a liquid crystal region, and a liquid crystal display including a partition and an alignment layer manufactured using the same.
액정 디스플레이 기술은 지속적인 발전을 거듭하여 기존의 음극선관을 기반으로 한 디스플레이 시장을 급격히 대체하고 있으며, 컴퓨터 모니터를 비롯해 노트북용 표시 소자, 텔레비젼 등 다양한 정보 기기의 디스플레이 소자를 제조하는데 다양하게 활용되고 있다. 또한, 최근에는 유리 기판 대신 유연한 플라스틱 기판을 기반으로 한 플렉시블 디스플레이 기술에 대해서도 많은 연구가 이루어지고 있다. 이러한 플렉시블 디스플레이 소자는 현재의 유리 기판을 기반으로 한 디스플레이 소자를 대체할 차세대 표시 소자로 각광을 받고 있다.Liquid crystal display technology continues to evolve and rapidly replace the existing cathode ray tube-based display market, and is widely used to manufacture display devices for various information devices such as computer monitors, laptop display devices, and televisions. . In addition, in recent years, much research has been made on flexible display technology based on flexible plastic substrates instead of glass substrates. Such flexible display devices are in the spotlight as next generation display devices to replace display devices based on current glass substrates.
플렉시블 액정 디스플레이 소자의 경우, 유연한 플라스틱 기판을 사용하기 때문에 기판의 휘어짐에 따라서 기판 사이의 간격인 셀갭(cell gap)이 균일하게 유지되지 못하여 액정 표시 특성의 왜곡이 발생하는 문제점을 갖고 있다. In the case of a flexible liquid crystal display device, since a flexible plastic substrate is used, a cell gap, which is a gap between the substrates, may not be uniformly maintained due to the bending of the substrate, thereby causing distortion of the liquid crystal display characteristics.
이러한 문제점을 해결하기 위해서는 화소 별로 셀갭을 유지하기 위한 격벽 구조의 도입이 필수적이다. 격벽 구조를 포함하는 액정 디스플레이 소자의 제작 방법은 크게 격벽을 형성한 후 기판을 합착하는 방법과 기판을 합착한 후 격벽을 형성하는 두 가지의 방법으로 나누어 볼 수 있다. In order to solve this problem, it is necessary to introduce a barrier rib structure for maintaining a cell gap for each pixel. The manufacturing method of the liquid crystal display device including the barrier rib structure can be divided into two methods of forming the barrier ribs after forming the barrier ribs and forming the barrier ribs after the substrates are bonded.
전자의 경우 원하는 형태의 격벽 형성이 가능하나 격벽 형성 공정이 복잡하고 공정이 길어지는 단점이 있어, 이러한 단점을 극복하기 위해 기판을 합착한 후에 격벽을 형성하는 후자의 방법이 제안되었다. In the former case, a barrier rib having a desired shape can be formed, but the barrier rib forming process is complicated and the process is long. Thus, the latter method of forming the barrier rib after bonding the substrates has been proposed to overcome the disadvantage.
상기 후자의 방법은 자외선 경화 화합물과 액정의 혼합물을 기판 사이에 주입한 후 격벽을 형성하고자 하는 부분에만 자외선을 조사하게 되면 자외선을 조사한 영역에서만 경화 반응이 진행되어 고분자 격벽이 형성되고 나머지 부분에는 액정이 존재하게 되는 원리를 취한다. 그러나 이 방법은 고분자 격벽과 액정 영역의 계면에서의 액정 배향이 고분자 격벽에 의해 흐트러지게 되어 계면에서의 액정 표시 특성의 왜곡이 발생하는 문제점이 있다.In the latter method, when a mixture of the ultraviolet curing compound and the liquid crystal is injected between the substrates and the ultraviolet rays are irradiated only on the portion where the barrier ribs are to be formed, the curing reaction proceeds only in the region where the ultraviolet rays are irradiated, thereby forming the polymer barrier walls and the liquid crystals on the remaining portions. Take this principle that exists. However, this method has a problem in that the liquid crystal alignment at the interface between the polymer barrier and the liquid crystal region is disturbed by the polymer barrier and distortion of the liquid crystal display characteristics at the interface occurs.
따라서, 기존의 격벽 구조를 갖는 플렉시블 액정 디스플레이에서의 고분자 격벽과 액정 영역의 계면에서 나타나는 불량한 액정 배향을 제거하기 위해서는 상기 자외선 경화성 조성물의 물성을 조절하여 계면에서의 격벽과 액정의 상호 작용을 조절할 필요성이 대두되고 있다.Therefore, in order to remove the poor liquid crystal alignment appearing at the interface between the polymer barrier and the liquid crystal region in a flexible liquid crystal display having a conventional barrier rib structure, it is necessary to adjust the physical properties of the UV curable composition to control the interaction between the barrier rib and the liquid crystal at the interface. This is emerging.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 기존의 플렉시블 액정 디스플레이 소자의 격벽 구조에 화학 구조적 이방성을 부여해 상기 격벽과 액정 영역 계면에서의 액정 분자 제어를 달성함으로써, 기존의 격벽과 액정 사이에서 발생하는 문제점을 해결하여 액정 표시 특성의 개선이 가능한 액정 디스플레이용 경화성 조성물을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide chemical structural anisotropy to the partition structure of a conventional flexible liquid crystal display device, thereby achieving liquid crystal molecular control at the interface between the partition wall and the liquid crystal region. The present invention provides a curable composition for a liquid crystal display capable of improving liquid crystal display characteristics by solving a problem occurring between a barrier rib and a liquid crystal.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 액정 디스플레이용 경화성 조성물을 이용하여 제조된 격벽과 배향막을 포함하는 액정 디스플레이를 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a liquid crystal display comprising a barrier rib and an alignment film manufactured by using the curable composition for a liquid crystal display.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에서는 올리고머 말단 한쪽 이상에 광경화가 가능한 작용기를 포함한 올리고머를 포함하는 액정 디스플레이용 경화성 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, in one aspect of the present invention provides a curable composition for a liquid crystal display comprising an oligomer containing a functional group capable of photocuring at least one oligomer end.
일반적으로, 액정 디스플레이에서 이용되는 기존의 경화성 조성물은 자외선 파장대의 광을 조사하는 경우 광경화 반응이 일어나 가교 구조를 형성하게 된다. 가교 구조로 인하여 경화된 상기 조성물은 적절한 수준의 기계적 강도를 가지며 우수한 가시광 영역의 투과율을 가지므로 플렉시블 액정 디스플레이 소자의 격벽으로서 활용이 가능하다.In general, the conventional curable composition used in the liquid crystal display is a photocuring reaction occurs when irradiated with light in the ultraviolet wavelength band to form a crosslinked structure. Due to the crosslinked structure, the cured composition has an appropriate level of mechanical strength and has excellent transmittance in the visible region, and thus can be utilized as a partition of a flexible liquid crystal display device.
본 발명에서는 기존의 격벽 구조를 갖는 플렉시블 액정 디스플레이 소자에서 액정과 격벽 계면에서의 액정 배향이 불량해지는 문제점을 해결하기 위해, 격벽을 형성하는 경화성 화합물로서 올리고머 말단 한쪽 이상에 광경화가 가능한 작용기를 포함한 올리고머를 사용함으로써 액정과의 상호 작용 조절이 가능하도록 한 것이다. In the present invention, in order to solve the problem that the liquid crystal alignment at the interface between the liquid crystal and the barrier rib is poor in the conventional flexible liquid crystal display device having a barrier rib structure, an oligomer including a functional group capable of photocuring at least one oligomer terminal as a curable compound forming the barrier rib By using it is possible to control the interaction with the liquid crystal.
여기서, 상기 광경화가 가능한 작용기는 자외선 조사 등에 의해 경화 반응이 가능하며 경화 후 약정과 유사한 공액 구조를 갖게 되는 광이합체 반응성 화합물을 기반으로 한 작용기로서, 예를 들면 시나메이트(cinnamate), 칼콘(chalcone), 쿠마린(coumarin) 및 그의 유도체와 같은 광경화성 작용기를 들 수 있다.Here, the photocurable functional group is a functional group based on a photodimer reactive compound which is capable of curing reaction by irradiation with ultraviolet rays and has a conjugated structure similar to that after contracting, for example, cinnamate and chalcone. Photocurable functional groups such as), coumarin and derivatives thereof.
올리고머 말단 한쪽 이상에 광경화가 가능한 작용기를 포함한 올리고머를 포함하는 경화성 조성물에 자외선을 조사하여 이를 경화시키면, 상기 조성물에 포함된 광경화 가능한 작용기는 상기 자외선 조사에 의한 광이합체화(photodimerization) 반응의 결과로서, 어떤 특정 방향의 분자만을 반응시켜 화학 구조적으로 광학이방성을 발생시키는 가교된 경화물을 형성하게 된다. 이 경우 기존의 경화성 화합물과 달리 격벽이 화학 구조적 이방성을 갖기 때문에 액정과의 상호 작용이 가능하며 이러한 상호 작용을 통하여 액정 분자의 배열 조절이 가능하기 때문에, 격벽과 액정 계면에서의 상기 언급한 문제점을 해결할 수 있는 효과를 볼 수 있다. When a curable composition comprising an oligomer containing a photocurable functional group is irradiated with ultraviolet rays to at least one end of the oligomer, the photocurable functional group contained in the composition is a result of the photodimerization reaction by the ultraviolet irradiation. As a result, only a molecule in a specific direction is reacted to form a crosslinked cured product which chemically generates optical anisotropy. In this case, unlike the conventional curable compound, the barrier ribs have chemical structural anisotropy, so that the barrier ribs can interact with the liquid crystal and the alignment of the liquid crystal molecules can be controlled through such interactions. You can see the effects that can be solved.
본 발명에 따른 경화성 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 올리고머를 포함한다:The curable composition according to the present invention comprises an oligomer represented by the following formula (1):
상기 식 중, P는 치환 또는 비치환된 C2-C20의 알킬렌기 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20의 헤테로알킬렌기이고, A는 시나메이트, 쿠마린, 칼콘 및 그의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되고, Y는 카보닐, 아미드, 티오에스테르, 설폭사이드 및 페닐기로 이루어진 군으로부터 선택되거나 존재하지 않을 수 있다.Wherein P is a substituted or unsubstituted C 2 -C 20 alkylene group or a substituted or unsubstituted C 2 -C 20 heteroalkylene group, A is a group consisting of cinnamate, coumarin, chalcone and derivatives thereof And Y may be selected from the group consisting of carbonyl, amide, thioester, sulfoxide and phenyl groups or absent.
상기 화학식 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 경화성 조성물을 이루는 단위 구조 화합물은 조성물의 점성을 유지하고 경화 후 격벽의 물성 유지가 가능하도록 하는 올리고머 P, 올리고머와 작용기 A를 연결하는 연결부 Y, 그리고 광경화 또는 열경화 반응이 가능하며 액정의 구조와 유사한 공액 구조를 갖는 화학 구조를 포함하여 편광 자외선을 조사하는 경우 경화물 내부에 이방성 화학 구조를 갖게 되어 액정과의 상호 작용이 가능하도록 하는 작용기 A로 구성되어 있다.As can be seen in Formula 1, the unit structure compound constituting the curable composition according to the present invention is an oligomer P, connecting portion Y connecting the oligomer and the functional group A to maintain the viscosity of the composition and to maintain the physical properties of the partition after curing And, when irradiated with polarized ultraviolet rays including a chemical structure capable of photocuring or thermosetting reaction and having a conjugated structure similar to that of the liquid crystal has an anisotropic chemical structure inside the cured product to enable interaction with the liquid crystal It consists of functional group A.
여기서, 올리고머 P는 치환 또는 비치환된 C2-C20의 알킬렌기 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20의 헤테로알킬렌기로서, 수 평균 분자량이 약 300 내지 3000이며, 반복 단위 개수 조절을 통하여 분자량의 조절이 가능하다. 즉, P의 반복 단위 개 수의 변화에 따라서 경화성 화합물의 점도 조절 및 경화 후 격벽의 물성 조절이 가능하다. Here, oligomer P is a substituted or unsubstituted C 2 -C 20 alkylene group or a substituted or unsubstituted C 2 -C 20 heteroalkylene group. The number average molecular weight is about 300 to 3000, and the number of repeat units is controlled. Through the control of the molecular weight is possible. That is, the viscosity of the curable compound and the physical properties of the partition after curing can be adjusted according to the change in the number of repeating units of P.
일 실시예에 따르면, 상기 올리고머 P는 하기 화학식 2 중에서 선택될 수 있다. According to one embodiment, The oligomer P may be selected from Formula 2 below.
상기 식 중, n은 1 내지 10의 정수이고, R은 하기 화학식 3 중에서 선택된다.In the formula, n is an integer of 1 to 10, R is selected from the following formula (3).
여기서, X는 -H, -F, -CN, -CF3 또는 -CmH2m +1 (m은 1 내지 6의 정수)이다.Wherein X is -H, -F, -CN, -CF 3 or -C m H 2m +1 (m is an integer from 1 to 6).
상기 화학식 1에서 올리고머 P와 광경화 작용기 A를 연결하는 연결기 Y는 카 보닐(carbonyl), 아미드(amide), 티오에스테르(thioester), 설폭사이드 (sulfoxide) 및 페닐(phenyl)기로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 존재하지 않을 수도 있다.In Formula 1, the linking group Y connecting the oligomer P and the photocurable functional group A is selected from the group consisting of carbonyl, amide, thioester, sulfoxide, and phenyl groups. May not exist.
상기 화학식 1에서 광경화 또는 열경화 반응이 가능한 작용기 A는 자외선 조사에 의한 경화 반응이 가능하며 경화 후 액정과 유사한 공액 구조를 갖게 되는 광이합체 반응성 화합물을 기반으로 하여 선택되는데, 대표적인 작용기로서, 이에 제한되지는 않지만, 시나메이트(cinnamate), 칼콘(chalcone), 쿠마린(coumarin) 및 그의 유도체를 포함한다.The functional group A capable of photocuring or thermosetting reaction in Chemical Formula 1 is selected based on a photodimeric reactive compound capable of curing reaction by ultraviolet irradiation and having a conjugated structure similar to liquid crystal after curing. Cinnamate, chalcone, coumarin and derivatives thereof, including but not limited to.
구체적인 예로서, 작용기 A는 하기 화학식 4 중에서 선택될 수 있다:As a specific example, functional group A may be selected from Formula 4 below:
상기 식 중, R은 -H, -F, -CN, -CF3 또는 -CmH2m +1 (m은 1 내지 6의 정수)이다.In the above formula, R is -H, -F, -CN, -CF 3 or -C m H 2m +1 (m is an integer of 1 to 6).
예를 들어, 광반응성 작용기 중 대표적인 구조인 시나메이트의 경우, 편광된 자외선을 조사하면 하기 반응식 (a)에서와 같이 편광 축과 평행하게 배열되어 있는 시나메이트 작용기가 우선적으로 자외선 에너지를 흡수하여 이들의 광이합체화 반 응이 우세하게 진행되며, 이렇게 형성된 광이합체의 배열은 하기 반응식 (b)와 같이 방향성을 갖게 된다. 즉, 상기 형성된 광이합체는 중심에 벤젠 고리 및 부탄 고리가 직선으로 연결된 구조를 포함하는데, 이러한 화학 구조는 액정 분자에 포함된 고리 구조와 유사하기 때문에 액정과의 상호 작용을 통하여 액정의 배향을 유도할 수 있다. 따라서, 편광 방향에 수직으로 형성된 광이합체에 의하여 액정의 배향이 가능한 것이다.For example, in the case of cinnamate, which is a representative structure among photoreactive functional groups, when irradiated with polarized ultraviolet rays, cinnamate functional groups arranged in parallel with the polarization axis preferentially absorb ultraviolet energy as shown in Reaction Scheme (a) below. The photodimerization reaction proceeds predominantly, and the arrangement of the photodimers thus formed has a directivity as shown in the following Reaction Scheme (b). That is, the formed photodimer includes a structure in which a benzene ring and a butane ring are connected in a straight line at the center thereof, and since the chemical structure is similar to the ring structure included in the liquid crystal molecule, the alignment of the liquid crystal is induced through interaction with the liquid crystal. can do. Therefore, the alignment of the liquid crystal is possible by the photodimer formed perpendicular to the polarization direction.
본 발명에 따른 경화성 조성물은 상기 올리고머를 단독으로 사용하는 것도 가능하며, 경우에 따라서 다양한 첨가제의 사용이 가능하다. 점도를 조절하기 위해서는 통상적인 용매 또는 점도증가제를 첨가할 수 있으며, 경화물의 기계적 물성을 조절하거나 경화 특성을 제어하게 위하여 아크릴계 모노머, 에폭시계 모노머, 기타 수지 등의 범용 경화성 조성물에 사용되는 다양한 화합물을 첨가할 수 있다. 이 경우 적절한 조성비에 따라 각각의 성분을 섞은 후 균일하게 교반하여 경화성 조성물의 제조가 가능하다.The curable composition according to the present invention may be used alone with the oligomer, and in some cases, various additives may be used. To adjust the viscosity, conventional solvents or viscosity increasing agents may be added, and various compounds used in general-purpose curable compositions such as acrylic monomers, epoxy monomers, and other resins to control the mechanical properties of the cured product or to control the curing properties. Can be added. In this case, it is possible to prepare a curable composition by mixing the respective components according to the appropriate composition ratio and then stirred uniformly.
또한, 본 발명의 다른 측면에서는 상기 경화성 조성물을 이용하여 제조된 격벽과 배향막을 포함하는 액정 디스플레이를 제공한다.In addition, another aspect of the present invention provides a liquid crystal display including a partition wall and an alignment layer manufactured using the curable composition.
본 발명에 따른 액정 디스플레이 제조 방법은 기존에 알려진 격벽을 포함하는 액정 디스플레이 제조 방법과 동일하고 단지 격벽 형성 시 조사하는 자외선의 편광 상태에서만 차이가 있다. 따라서 본 발명에서 제시하는 경화성 조성물은 기존에 알려져 있는 격벽 구조를 포함하는 액정 디스플레이 제조에 바로 적용이 가능하다. The method for manufacturing a liquid crystal display according to the present invention is the same as the method for manufacturing a liquid crystal display including a partition known in the art, and there is a difference only in the polarization state of ultraviolet rays irradiated when the partition is formed. Therefore, the curable composition of the present invention can be directly applied to the manufacture of a liquid crystal display including a known barrier rib structure.
기존에 알려진 바와 같이 자외선 조사시 마스크 패턴이나 조사 에너지 조절을 통하여 다양한 격벽 구조의 형성이 가능한데 이 경우에도 형성되는 격벽에 화학 구조적 이방성 부여가 가능하다. 이러한 방법 중 하나로 액정과 경화성 화합물의 혼합물에 마스크를 사용하지 않고 낮은 세기의 자외선을 조사하는 경우 기판과 액정 사이에 박막 고분자 층을 형성되는 방법이 알려져 있다. 이 경우 본 발명에서 제시하는 경화성 화합물을 사용하게 되면 박막 고분자 층에 화학 구조 이방성 형성이 가능하게 되므로 고분자 층의 표면에 액정의 배향 기능 추가가 가능하므로 배향막 재료의 생략이 가능하다.As known in the art, various barrier rib structures may be formed by controlling a mask pattern or irradiation energy during ultraviolet irradiation, and in this case, chemical structural anisotropy may be imparted to the barrier ribs formed. One of such methods is known, in which a thin film polymer layer is formed between a substrate and a liquid crystal when ultraviolet rays of low intensity are irradiated to the mixture of the liquid crystal and the curable compound without using a mask. In this case, when the curable compound of the present invention is used, chemical structure anisotropy can be formed on the thin film polymer layer, so that the alignment function of the liquid crystal can be added to the surface of the polymer layer, so that the alignment film material can be omitted.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 액정 디스플레이에 사용되는 액정셀의 격벽의 경우, 상술한 경화성 조성물과 액정 분자의 혼합물을 경화함으로써, 경화성 조성물과 액정 분자의 상분리 현상에 의해 액정 디스플레이의 화소를 분리시키는 격벽을 제조할 수 있다. 여기서, 상기 경화성 조성물은 자외선 경화를 통하여 서로 결합하여 격벽을 형성하게 된다. 보다 구체적으로는 경화성 조성물과 액정을 섞은 혼합물을 액정의 셀갭에 주입한 후 격벽을 형성하고자 하는 부위에 편광된 자외선을 조사하여 경화성 화합물이 격벽 위치에 이동하여 경화반응이 진행되어 폴리머 격벽을 형성하게 된다.According to an embodiment of the present invention, in the case of the partition of the liquid crystal cell used in the liquid crystal display, by curing the mixture of the curable composition and the liquid crystal molecules described above, the pixels of the liquid crystal display is separated by the phase separation phenomenon of the curable composition and the liquid crystal molecules A partition can be manufactured. Here, the curable composition is bonded to each other through ultraviolet curing to form a partition. More specifically, after injecting a mixture of the curable composition and the liquid crystal into the cell gap of the liquid crystal and irradiated with polarized ultraviolet rays to the portion to form the partition wall, the curable compound is moved to the partition wall position and the curing reaction proceeds to form a polymer partition wall. do.
또한, 액정 디스플레이에 사용되는 액정 배향막의 경우, 상술한 경화성 조성물을 경화함으로써 제조할 수 있다. 상기 경화성 조성물을 기판에 코팅한 후 자외선 경화를 통하여 서로 결합하여 고분자 박막을 형성함으로써 박막 내부에 화학 구조적 이방성을 갖도록 하는 액정 배향막을 제조할 수 있다. Moreover, in the case of the liquid crystal aligning film used for a liquid crystal display, it can manufacture by hardening the curable composition mentioned above. After coating the curable composition on a substrate, the liquid crystal alignment layer may be manufactured to have chemical structural anisotropy inside the thin film by forming a polymer thin film by bonding to each other through UV curing.
액정 디스플레이를 제작할 때 사용되는 기판은 유리 또는 플라스틱 기판을 사용할 수 있으며, 플라스틱 기판의 재질로는 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에스테르(polyester), 폴리에테르이미드 (polyetherimide), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketon), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneaphalate) 등이 사용된다.The substrate used when manufacturing the liquid crystal display may be a glass or plastic substrate, and the material of the plastic substrate may be polyethersulfone, polycarbonate, polyester, polyetherimide, Polyimide, polyetheretherketon, polyethylene terephthalate and the like are used.
상술한 바와 같은 본 발명의 액정 디스플레이용 경화성 조성물을 이용하면, 기존의 플렉시블(flexible) 액정 디스플레이 소자에서 화소별로 셀의 갭을 유지하기 위한 격벽 구조의 제조에 있어, 고분자 격벽과 액정 영역의 계면에서 액정 배향이 흐트러지게 되는 문제점을 해결하여 액정 표시 특성을 개선시킬 수 있다.By using the curable composition for a liquid crystal display of the present invention as described above, in the fabrication of a barrier rib structure for maintaining the gap of the cells for each pixel in a conventional flexible liquid crystal display device, at the interface between the polymer barrier and the liquid crystal region The problem that the liquid crystal alignment is disturbed can be solved, thereby improving the liquid crystal display characteristics.
또한, 광경화 방법의 변경을 통하여 격벽 뿐 아니라 액정 배향막의 형성도 가능하기 때문에 디스플레이 소자에서 격벽과 배향막의 일체화가 가능하다. 본 기술을 기존의 플렉시블 액정 디스플레이 소자에서 적용한다면 주요 부품 중 하나인 배향막의 제거가 가능하므로 재료비 절감은 물론이고 공정의 단순화가 가능할 것이다.In addition, since the liquid crystal alignment layer can be formed in addition to the partition wall by changing the photocuring method, the partition wall and the alignment layer can be integrated in the display element. If the present technology is applied to a conventional flexible liquid crystal display device, it is possible to remove the alignment layer, which is one of the main components, thereby reducing the material cost and simplifying the process.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the configuration shown in the drawings and the embodiments described herein are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical spirit of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.
실시예Example
<< 제조예Production Example >: >: 광경화성Photocurable 올리고머의Oligomer 제조 Produce
<제조예 1>: 1,6- 헥산디일 디시나모일 에테르 (1,6- Hexanediyl dicinnamoyl ether) (2 Ci - HD )의 제조 Preparation Example 1 1,6- hexanediyl DC cinnamoyl ether (1,6- Hexanediyl Preparation of dicinnamoyl ether) (2 Ci - HD )
먼저 반응기에 80ml의 THF 용매를 넣은 후, 여기에 올리고머 구조 P로 2g의 1,6-헥산디올(1,6-Hexanediol) (HD)과 광반응성 작용기로 5.64g의 시나모일 클로라이드 (cinnamoyl chloride)를 용해시키고 소량의 티오닐클로라이드(thionyl chloride)를 촉매로서 첨가하여 상온에서 24시간 동안 교반하여 반응시켰다. 반응이 진행된 후 상기 반응 혼합물을 상온으로 서서히 냉각시키고 200mL의 메탄올에 붓고, 침전물을 여과하여 1~2L의 물로 세정하였다. 이후 상온에서 건조하여 상기 화학식의 광경화성 올리고머인 1,6-헥산디일 디시나모일 에테르 (1,6-Hexanediyl dicinnamoyl ether) (2Ci-HD)를 수득하였다. 수율은 2.95g (38.6%)이었다. 상기 화학식의 핵자기 공명 스펙트럼 데이터는 다음과 같다.First, 80 ml of THF solvent was added to the reactor, followed by 2 g of 1,6-hexanediol (HD) with an oligomer structure P and 5.64 g of cinnamoyl chloride as a photoreactive functional group. Was dissolved and a small amount of thionyl chloride was added as a catalyst, followed by stirring at room temperature for 24 hours. After the reaction proceeded, the reaction mixture was slowly cooled to room temperature, poured into 200 mL of methanol, and the precipitate was filtered and washed with 1-2 L of water. After drying at room temperature to obtain a 1,6-hexanediyl dicinnamoyl ether (1,6-Hexanediyl dicinnamoyl ether) (2Ci-HD) of the photocurable oligomer of the formula. Yield was 2.95 g (38.6%). Nuclear magnetic resonance spectrum data of the formula is as follows.
1H-NMR (CDCl3 용매) δ=7.7 (d, 1H, Ar-CH=CH-), 6.5 (d, H, Ar-CH=CH-), 4.2 (s, 2H, -CH2-O-), 1.7 (s, 2H, -CH2-CH2-O-), 1.5 (s, 2H, -CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-) 1 H-NMR (CDCl 3 solvent) δ = 7.7 (d, 1H, Ar—C H = CH—), 6.5 (d, H, Ar—CH═C H −), 4.2 (s, 2H, —C H 2-O-), 1.7 (s, 2H, -C H 2-CH2-O-), 1.5 (s, 2H, -CH2-CH2-C H 2-CH2-CH2-)
<제조예 2>: 1,10- 데칸디일 디시나모일 에테르 (1,10- decanediyl dicinnamoyl ether ) (2 Ci - DD )의 제조 Preparation Example 2 1,10- decanediyl Preparation of-cinnamoyl-dish ether (1,10- decanediyl dicinnamoyl ether) (DD 2 Ci)
올리고머 구조 P로 1,10-데칸디올(1,10-decanediol) (DD)을 사용한 것을 제 외하고는, 제조예 1과 동일한 방법으로 합성하였다. 반응기에 60ml의 THF, 2g의 1,10-데칸디올, 3.82g의 시나모일 클로라이드 및 티오닐클로라이드를 첨가하여 상온에서 24시간 동안 교반하여 반응시켰다. 반응이 진행된 후 상기 반응 혼합물을 상온으로 서서히 냉각시키고 200mL의 메탄올에 붓고, 침전물을 여과하여 1~2L의 물로 세정하였다. 이후 상온에서 건조하여 상기 화학식의 1,10-데칸디일 디시나모일 에테르 (1,10-decanediyl dicinnamoyl ether) (2Ci-DD)를 합성하였다. 수율은 2.10g (36.1%)이었다. 상기 화학식의 핵자기 공명 스펙트럼 데이터는 다음과 같다.Synthesis was carried out in the same manner as in Production Example 1, except that 1,10-decanediol (DD) was used as the oligomer structure P. 60 ml of THF, 2 g of 1,10-decanediol, 3.82 g of cinnamoyl chloride and thionyl chloride were added to the reactor, and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours. After the reaction proceeded, the reaction mixture was slowly cooled to room temperature, poured into 200 mL of methanol, and the precipitate was filtered and washed with 1-2 L of water. After drying at room temperature to synthesize the 1,10-decanediyl dicinnamoyl ether (1,10-decanediyl dicinnamoyl ether) (2Ci-DD) of the formula. The yield was 2.10 g (36.1%). Nuclear magnetic resonance spectrum data of the formula is as follows.
1H-NMR (CDCl3 용매) δ=7.7 (d, 1H, Ar-CH=CH-), 6.5 (d, H, Ar-CH=CH-), 4.2 (s, 2H, -CH2-O-), 1.7 (s, 2H, -CH2-CH2-O-), 1.4 (s, 2H, -CH2-CH2-CH2-O-), 1.3 (s, 4H, -CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-) 1 H-NMR (CDCl 3 solvent) δ = 7.7 (d, 1H, Ar—C H = CH—), 6.5 (d, H, Ar—CH═C H −), 4.2 (s, 2H, —C H 2-O-), 1.7 (s, 2H, -C H 2-CH2-O-), 1.4 (s, 2H, -C H 2-CH2-CH2-O-), 1.3 (s, 4H, -CH2 -CH2-CH2-C H 2-C H 2-CH2-CH2-)
<< 실험예Experimental Example >: 본 발명의 >: Of the present invention 광경화성Photocurable 올리고머를Oligomer 포함하는 조성물의 액정 디스플레이 소자용으로서의 적합성 시험 Compatibility test for liquid crystal display elements of the composition to include
<< 실험예Experimental Example 1>: 1>: UVUV 흡수 스펙트럼 변화 조사 Investigation of Absorption Spectrum Change
상기 제조예 1과 2에서 제조된 광경화성 올리고머를 사이클로헥사논(cyclohexanone) 용매에 2중량%로 희석시킨 후 수정(quartz) 기판에 스핀 코팅하여 박막을 제조한 후 자외선(세기: 0.0, 0.5, 1.2 및 2.4 J/cm2)을 조사함에 따른 광반응 특성을 UV 분광 광도계를 이용하여 측정하여 그 결과를 도 1에 나타내었다. After diluting the photocurable oligomer prepared in Preparation Examples 1 and 2 to 2% by weight in a cyclohexanone solvent and spin coating a quartz substrate, the thin film was prepared and then UV (intensity: 0.0, 0.5, 1.2 and 2.4 J / cm 2 ) was measured by using a UV spectrophotometer to measure the photoreaction properties are shown in Figure 1 the results.
두 종류의 경화성 올리고머 모두 자외선 조사 시 시나메이트 작용기의 흡수 파장대인 284nm 근처의 흡수 스펙트럼이 점차 감소함을 알 수 있는데 이는 자외선에 의해서 시나메이트 작용기가 광이합체 반응을 일으키기 때문으로 해석할 수 있다. In both types of curable oligomers, the absorption spectrum near 284 nm, which is the absorption wavelength band of cinnamate functional groups, gradually decreases when irradiated with ultraviolet rays, which can be interpreted as the cinnamate functional groups cause photodimer reactions by ultraviolet rays.
<< 실험예Experimental Example 2>: 액정 배향막의 액정 배향 특성 조사 2>: investigation of liquid crystal alignment characteristics of the liquid crystal alignment film
또한, 상기 제조예 1과 2에서 제조된 광경화성 올리고머를 사이클로헥사논(cyclohexanone) 용매에 2중량%로 희석시킨 후 유리 기판에 스핀코팅하여 박막을 제조한 후 편광된 자외선을 조사하여 액정 배향막을 제조하였다. 제조된 액정 배향막이 코팅된 2매의 유리 기판을 8㎛의 빈 간격을 유지하고 합착한 후 80℃로 가열한 다음 상기 공간에 분산 염료(disperse blue 14)가 0.2중량%로 포함된 액정 E7을 주입한 후 상온으로 냉각시켜 액정 셀을 제작하였다. 제조된 액정 셀은 정해진 온도(가열안함, 150℃ 가열 및 200℃가열)에서 10분간 열처리를 한 다음 편광 상태에서 액정 셀의 회전각도에 따른 염료의 흡광도를 측정하여 그 결과를 도 2에 나타내었다. In addition, after diluting the photocurable oligomer prepared in Preparation Examples 1 and 2 to 2% by weight in a cyclohexanone solvent and spin-coated the glass substrate to prepare a thin film, the liquid crystal alignment layer was irradiated with polarized ultraviolet rays. Prepared. The glass substrates coated with the prepared liquid crystal alignment layer were bonded to each other by maintaining an empty gap of 8 μm, and then heated to 80 ° C., and then the liquid crystal E7 containing 0.2 wt% of disperse dye 14 in the space. After injecting and cooling to room temperature, a liquid crystal cell was produced. The prepared liquid crystal cell was heat-treated for 10 minutes at a predetermined temperature (not heated, 150 ° C. heating and 200 ° C. heating), and then absorbance of the dye according to the rotation angle of the liquid crystal cell in polarized state was measured and the results are shown in FIG. 2. .
도 2에서, 회전 각도에 따라서 흡광도의 차이가 나타나는 이유는 액정의 배향에 따른 염료 배열에 따른 결과이며, 이를 통해 본 실험예에 사용한 제조예 1과 2의 광경화성 올리고머 모두 액정의 배향성을 나타냄을 확인하였다. In Figure 2, the difference in absorbance according to the rotation angle is a result of the dye arrangement according to the alignment of the liquid crystal, through which the photocurable oligomers of Preparation Examples 1 and 2 used in the present experiment shows the orientation of the liquid crystal Confirmed.
이를 통해, 상기 제조예 1과 2에 의하여 제조된 광경화성 올리고머는 액정 배향막 재료로 적용 가능함을 알 수 있었다.Through this, it was found that the photocurable oligomers prepared according to Preparation Examples 1 and 2 can be applied to the liquid crystal alignment layer material.
도 1은 자외선 조사에 따른 본 발명에 따른 광경화성 조성물의 UV 흡수 스펙트럼 변화 상태를 (a) 1,6-헥산디일 디시나모일 에테르(2Ci-HD)와 (b) 1,10-데칸디일 디시나모일 에테르(2Ci-DD)에 대해 각각 도시한 것이며;1 shows the state of UV absorption spectrum change of a photocurable composition according to the present invention according to ultraviolet irradiation (a) 1,6-hexanediyl dicinamoyl ether (2Ci-HD) and (b) 1,10-decanediyl dish Shown for namoyl ether (2Ci-DD) respectively;
도 2는 본 발명에 따른 광경화성 조성물에 편광된 자외선을 조사하여 제조한 액정 배향막의 액정 배향 특성을 (a) 1,6-헥산디일 디시나모일 에테르(2Ci-HD)와 (b) 1,10-데칸디일 디시나모일 에테르(2Ci-DD)에 대해 각각 나타낸 것이다.Figure 2 shows the liquid crystal alignment characteristics of the liquid crystal alignment film prepared by irradiating the polarized ultraviolet ray to the photocurable composition according to the present invention (a) 1,6-hexanediyl dicinamoyl ether (2Ci-HD) and (b) 1, Shown for 10-decanediyl dicinamoyl ether (2Ci-DD) respectively.
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