KR101400385B1

KR101400385B1 - 위상차 보상필름용 조성물 및 이를 이용한 액정표시장치의 위상차 보상필름 제조방법

Info

Publication number: KR101400385B1
Application number: KR1020070124764A
Authority: KR
Inventors: 신동천; 임재형; 이종회
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2007-12-04
Filing date: 2007-12-04
Publication date: 2014-05-26
Also published as: KR20090058119A

Abstract

본 발명은 액정표시장치에 이용되는 위상차보상필름 또는 편광판 등의 광학층을 이루는 조성물에 관한 것이다.

본 발명에 따른 광학층은 RM물질, 광개시제, 열개시제, 계면활성제, 안정제, 용매 외에 아크릴레이트계, 싸이클로올레핀계, 트리아진 고리를 갖는 폴리에테르계 또는 폴리아미드계 광고분자 중에서 선택되는 광고분자를 포함하여 이루어진다.

Description

위상차 보상필름용 조성물 및 이를 이용한 액정표시장치의 위상차 보상필름 제조방법 {Composition of retardation compensation film and method of fabricating retardation compensation film for liquid crystal display device using the same}

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 액정표시장치의 위상차 보상필름이나 편광판을 포함하는 광학층용 조성물과 이를 이용한 액정표시장치의 광학층 제조방법에 관한 것이다.

최근에 액정표시장치는 소비전력이 낮고, 휴대성이 양호한 기술 집약적이며, 부가가치가 높은 차세대 첨단 디스플레이(display)소자로 각광받고 있다.

이러한 액정표시장치 중에서도, 각 화소(pixel)별로 전압의 온(on)/오프(off)를 조절할 수 있는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 구비된 액티브 매트릭스형 액정표시장치가 해상도 및 동영상 구현능력이 뛰어나 가장 주목받고 있다.

일반적으로, 액정표시장치는 박막트랜지스터 및 화소 전극을 형성하는 어레이 기판 제조 공정과 컬러필터 및 공통 전극을 형성하는 컬러필터 기판 제조 공정 을 통해, 각각 어레이 기판 및 컬러필터 기판을 형성하고, 이 두 기판 사이에 액정을 개재하는 액정셀 공정을 거쳐 완성된다. 또한, 어레이 기판 하부에 위치하는 백라이트의 빛과 외부의 빛을 모두 광원으로 이용함으로써, 전력소모를 최소화하기 위한 반사투과형 액정표시장치가 제안되고 있다.

좀더 자세히, 일반적인 반사투과형 액정표시장치의 일부에 대한 단면도인 도 1을 참조하여 설명하면, 도시한 바와 같이, 반사투과형 액정표시장치(1)는 투명한 공통전극(12)이 형성되어 있는 상부기판(10)과 투과홀(H)을 포함하는 반사전극(24)과 투명한 화소전극(22)이 형성되어 있는 하부기판(20)과, 상기 상부 및 하부기판(10, 20) 사이에 충진되어 있는 액정(30)과, 상기 하부기판(20) 하부에 위치하며, 상기 하부기판(20)에 빛을 제공하는 백라이트(40)로 구성된다. 또한, 도시하지 않았으나, 상기 상부 및 하부 기판(10, 20) 중 적어도 어느 하나의 외측 또는 내측에는 위상차보상필름 또는 편광판 등이 구성된다. 위상차보상필름은 액정표시장치를 투과하는 빛의 위상을 변화시켜주는 역할을 하며, 편광판은 그 편광축에 평행한 빛만을 선택적으로 투과시키는 역할을 하게 된다. (이하, 위상차보상필름과 편광판을 통칭하여 ‘광학층’이라 한다.)

전술한 바와 같이, 이러한 반사투과형 액정표시장치(1)는 반사형과 투과형 특성을 모두 갖는다. 외부광을 광원으로 이용하는 반사모드의 경우, 외부로부터 상부기판(10)으로 입사된 빛(L1)은 액정층(30)을 통과한 후 반사전극(24)에 반사되고 다시 액정층(30)을 통과하게 됨으로써 화상을 구현하게 된다. 한편, 백라이트(40)를 광원으로 이용하는 투과모드의 경우, 백라이트(40)로부터 하부기판(20)으로 입 사된 빛(L2)은 화소전극(22)을 통해 상기 액정층(30)을 통과하여 화상을 구현하게 된다.

이와 같이, 반사투과형 액정표시장치에 있어서는, 반사모드와 투과모드에서 서로 다른 빛 경로를 갖게 되고, 따라서 반사모드와 투과모드에서의 리타데이션 조건이 다른 위상차 보상 필름을 요구하게 된다. 이를 위해서는 다수의 광학필름을 이용하여 위상차 보상 필름을 형성하여야 하는데, 이에 의해 공정이 복잡하게 되고 제조 원가가 상승되는 문제가 발생하게 된다.

이러한 문제의 해결을 위해, 액정물질, 특히 리액티브 메조겐(reactive mesogen) 물질(이하 ‘RM 물질’로 칭함)을 이용하여 위상차보상필름 등의 광학층을 형성하는 구성이 제안된바 있다.

종래의 광학층을 구성하는 물질을 살펴보면, 10~50 중량%의 RM물질, 0.1~4 중량%의 계면활성제, 0.1~5 중량%의 광개시제, 0.1~2%의 열 개시제, 0.1~5 중량%의 안정제와, 잔량의 용매로 이루어진다. 여기서, RM물질은 위상차(Δnd)를 조절하는 역할을 하며, 계면활성제는 평탄도를 조절하는 역할을 한다. 또한, 광개시제 및 열 개시제는 각각 광가교 반응과 열가교 반응을 유도한다.

위와 같은 물질로 이루어지는 광학층은 기판의 내부(in-cell type) 또는 외부(out-cell type)에 위치하게 되는데, 기판 상에 배향막을 형성한 후 상기 광학층을 적층함으로써, 배향막에 의해 광학층 내의 분자가 일정한 방향성을 갖게 하는 것이 광학층으로서의 작용원리이다.

여기서, 광학층의 주 재료인 RM물질은 메조겐(mesogen)의 말단에 반응기를 2 개 이상 연결한 저분자 재료이며, 광가교 또는 열가교 반응에 의해 가교결합을 형성하게 된다. 그런데 가교 반응이 100% 진행되는 것이 아니므로, 가교 반응에 참여하지 못한 RM물질은 유동성을 갖게 되며, 이러한 유동성에 의해 공정온도에 따른 위상차(Δnd) 값의 변화가 발생한다. 즉, 목적한 위상차(Δnd) 값으로부터 예상할 수 없는 변동이 발생하게 되며, 이는 표시품질의 저하를 가져온다. 더불어, 이러한 유동성은 고온 공정 등에 노출되면서 표면에 분화구와 같은 결함이 발생하고 두께 등이 변화하는 치수 안정성에 문제를 발생시킨다.

또한, 가교반응 밀도가 너무 높은 경우에는 경화된 이후 외부의 약한 충격에도 부서지는 현상이 발생하며, 또한 가교반응 밀도가 너무 낮은 경우에는 위와 같이 위상차(Δnd) 값이 변하는 등의 물리적 특성이 저하되는 문제가 있다. 그리고, 저분자 물질이 주를 이루기 때문에 광학층 물질이 코팅되는 표면의 단차 또는 표면에너지에 민감하여, 코팅에 제약이 발생한다.

본 발명은 액정표시장치의 위상차보상필름, 편광판 등 광학층을 구성함에 있어, 위상차(Δnd) 값 등 우수한 광학 특성을 갖는 조성물의 제공을 목적으로 한다.

또한, 코팅층의 두께 변화를 방지하고, 코팅 특성이 향상된 조성물 및 이를 포함함으로써 표시품질이 우수한 액정표시장치를 제공하고자 한다.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 15~28 중량%의 RM물질, 1~5 중량%의 광개시제, 0.1~1 중량%의 열개시제, 0.1~5 중량%의 계면활성제, 0.01~5%의 안정제, 아크릴레이트계, 싸이클로올레핀계, 트리아진 고리를 갖는 폴리에테르계 또는 폴리아미드계 광고분자 중 어느 하나인 1~5 중량%의 광고분자 및 잔량의 용매를 표함하여 이루어지는 액정표시장치의 광학층용 조성물을 제공하고자 한다.

본 발명에 있어서, 광학층용 조성물은 아크릴레이트계 광고분자, 싸이클로올레핀계 광고분자, 트리아진 고리를 갖는 폴리에테르계 광고분자 또는 폴리아미드계 광고분자를 포함함으로써, 위상차(Δnd) 값 등 광학적 특성 및 두께 등 치수 안정성이 우수한 광학층의 형성이 가능하다.

또한 광고분자에 의해 유동성이 억제되며, 가교반응의 밀도가 높은 경우에 발생하는 내충격성의 저하가 억제된다. 그리고, 코팅되는 표면의 단차나 표면에너지 등에 민감하지 않은 광고분자의 첨가에 의해 코팅 특성이 향상되는 효과가 있다.

그리고, 위와 같이 광학 특성이 등이 우수한 광학층을 포함하여 화상 표시 품질이 향상된 액정표시장치를 제공하게 된다.

본 발명은 액정표시장치의 위상차보상필름 및 편광판 등의 광학층 조성물로, 아크릴레이트계, 싸이클로올레핀계, 트리아진 고리를 갖는 폴리에테르계 또는 폴리아미드계 광고분자를 포함하여 이루어지는 것이 특징이다.

구체적 조성은 15~28 중량%의 RM물질, 1~5 중량%의 광개시제, 0.1~1 중량%의 열개시제, 0.1~5 중량%의 계면활성제, 0.01~5%의 안정제, 아크릴레이트계, 싸이클로올레핀계, 트리아진 고리를 갖는 폴리에테르계 또는 폴리아미드계 광고분자 중 어느 하나인 1~5 중량%의 광고분자 및 잔량의 용매를 표함하여 이루어진다. 여기서, RM물질은 광중합성 액정화합물인 LC242, LC756 (BASF사 제조) 등을 포함하며, 계면활성제는 BYK333, BYK361 (BYK-Chemie사 제조) 등이며, 광개시제는 IG907, IG184, IG651, IG369 (Ciba Geigy사 제조) 등이고, 열개시제는 퍼옥사이드 화합물을 포함하는 열 라디칼 베이스의 열개시제이며, 안정제는 페놀릭스(phenolics), 비스페놀릭스(bisphenolics), 티오비스페놀릭스(thiobisphenolics) 등의 산화방지제와 아민계, 페놀계 또는 에폭시계 열안정제를 포함하며, 용매는 사이클로헥사 논(cyclohexanone)을 이용할 수 있다.

위와 같은 특징을 갖는 액정표시장치의 광학층(위상차보상필름, 편광판)은 RM물질, 계면활성제, 광개시제, 열 개시제 및 용매와 하기의 화학식 1 또는 2로 표시되는 반복단위를 갖는 폴리에테르계 광고분자로 이루어진다.

화학식 1

화학식 2

여기서, m+n=1이고, 0≤m≤1 및 0≤n≤1을 만족시킨다. 화학식 1에서, R₂=R₃, R₄=R₅인 경우가 화학식 2로 표현된다.

상기 화학식 1 및 화학식 2에 있어, R₁은 다음의 화학식 3a 내지 3d 중 어느 하나에서 선택된다.

화학식 3-a

화학식 3-b

화학식 3-c

화학식 3-d

또한 상기 화학식 3-a에서 X는

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중 어느 하나에서 선택되며, 여기서 0≤m≤10, 0≤n≤10의 조건을 만족한다. 즉, 상기 화학식 3-a에서 X는 알콕시알킬, 알킬 또는 알콕시알킬로 치환된 벤젠 화합물, 방향족 에테르 화합물, 아민, 알콕시 아민, 아민기를 갖는 벤젠 화합물 등이 다.

또한, 상기 화학식 3-a에서 Y는 하기

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로 구성되는 물질군으로부터 선택될 수 있다. 이때, 위에 표시되는 1 내지 9 각각은 하기

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로 구성되는 물질군(이하 'Y군'이라한다.)으로부터 선택될 수 있으며, 0≤m≤10, 0≤n≤10이고, A 및 B 각각은 H, F, Cl, CN, CF3 또는 CH3 중 선택된 어느 하나이다.

또한, 상기 화학식 3-b 및 3-c에서 0≤n≤10을 만족시키고, 1 내지 5 각각은 상기 Y군의 물질 중 어느 하나에서 선택되며, 여기서 0≤m≤10, 0≤n≤10을 만족하고, A 및 B 각각은 H, F, Cl, CN, CF₃ 또는 CH₃ 중 선택된 어느 하나이다.

또한, 상기 화학식 3-d에서 Y는 하기

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로 구성되는 물질군으로부터 선택될 수 있으며, 여기서 0≤n≤10을 만족한다.

그리고, 상기 화학식 3-d에서 1 및 2 각각은 하기

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으로 구성되는 물질군으로부터 선택될 수 있으며, 여기서 A는 H, F, CH₃, CF₃, CN 중 선택된 어느 하나이다. 즉, 상기 화학식 3-d에서 1 및 2 각각은 H, F, CH₃, CF₃, CN, 사이클로펜탄, 사이클로헥산 중 선택된 어느 하나이다.

한편, 상기 화학식 1에서 R₂와 R₄, R₃과 R₄, R₃과 R₅의 연결과, 상기 화학식 2에서 R₂와 R₄의 연결은 다양한 형태에 의해 이루어질 수 있다. 예를 들면, 하기 반응식 1과 같이, 알코올과 할라이드와의 반응에 의해 얻어진다.

반응식 1

이와 같이 폴리에테르계 광고분자를 사용하는 경우, 상기 화학식 1에서 R₂와 R₃와, 상기 화학식 2에서 R₂는 상기 반응식 1의 알킬 할라이드 또는 아릴 할라이드이며, 상기 화학식 1 또는 2의 R₂ 및/또는 R₃는

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으로 구성되는 물질군으로부터 선택될 수 있고, 여기서 0≤m≤10, 0≤n≤10을 만족하며, A 및 1 내지 8 각각은 H, F, DN, CF₃ 또는 CH₃ 중 어느 하나에서 선택된다.

다시말하면, 폴리에테르계 광고분자에 있어서는 상기 화학식 1 또는 2의 R₂ 및/또는 R₃는 치환되지 않거나 또는 할로겐원소로 치환된 알킬 화합물과, 치환되지 않거나 시안 또는 할로겐원소로 치환된 아릴 화합물과, 알킬, 할로겐화알킬 또는 알콕시알킬로 치환된 방향족 화합물 중 하나이며, 이때 탄소 수는 1~30이다.

또한, 상기 화학식 1에서 R₄와 R₅, 상기 화학식 2에서 R₄는 알코올이며, 보다 구체적으로 상기 화학식 1 또는 2의 R₄및/또는 R₅는

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로 구성되는 물질군으로부터 선택될 수 있고, 여기서0≤m≤10, 0≤n≤10의 조건을 만족하며, A와 1 내지 8 각각은 H, F, CN, CF₃ 또는 CH₃ 중 어느 하나에서 선택된다.

즉, 폴리에테르계 광고분자의 경우, 상기 화학식 1 또는 2의 R₄ 및/또는 R₅는 치환되지 않거나 시안 또는 할로겐원소로 치환된 알킬 화합물을 포함하는 알코올과, 치환되지 않거나 시안 또는 할로겐원소로 치환된 알콕시 화합물을 포함하는 알코올과, 치환되지 않거나 시안 또는 할로겐원소로 치환된 알킬 화합물로 치환된 지환족 화합물을 포함하는 알코올과, 또는 알킬, 할로겐화알킬 또는 알콕시알킬로 치환된 방향족 화합물을 포함하는 알코올 중 하나이며, 이때 탄소 수는 1~30이다.

한편, 본 발명의 광학층이 폴리아미드계 광고분자를 포함하는 경우에는, 상기 화학식 1의 R₂-R₄, R₃-R₄, R₃-R₅의 연결과, 상기 화학식 2에서 R₂-R₄의 연결은, 아민과 카르복시산의 반응에 의해 얻어진다.

이때, 상기 화학식 1에서 R₂와 R₃와, 상기 화학식 2에서 R₂는 위와 같은 반응 의 아민이며, 구체적으로 상기 화학식 1 또는 2의 R₂및/또는 R₃는

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로 구성되는 물질군으로부터 선택될 수 있고, 여기서 0≤m≤10, 0≤n≤10을 만족한다. 즉, 폴리아미드계 광고분자를 포함하는 경우, 상기 화학식 1 또는 2의 R₂ 및/또는 R₃는 알킬아민화합물, 알콕시아민화합물, 알킬벤질 또는 알콕시벤질 화합물을 포함하는 아민화합물 중 하나이며, 이때 탄소수는 1~30이다.

한편, 폴리아미드계 광고분자인 경우, 상기 화학식 1 또는 2의 R₄ 및/또는 R₅는 카르복시산이며, 하기

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로 구성되는 물질군으로부터 선택될 수 있고, 여기서 0≤m≤10, 0≤n≤10을 만족한다. 즉, 폴리아미드계 광고분자로서 상기 화학식 1 또는 2의 R₄ 및/또는 R₅는 지환족 또는 방향족 화합물을 포함하는 카르복시산 화합물 중 하나이며, 이때 탄소수는 1~30이다.

실시예1 : 신나메이트 관능기를 갖는 폴리아미드계 광고분자의 합성

본 발명의 실시예1에 따른 신나메이트 관능기를 갖는 폴리아미드계 광고분자(실시예2에 있어 R1이 R1-a인 경우에 해당)의 합성은 1) 신나메이트 관능기의 도입, 2) 측쇄를 갖는 트리아진 고리의 합성, 3) 두 개의 아민 관능기를 갖는 트리아진 단량체의 합성, 4) 신나메이트 관능기를 갖는 폴리아미드 광고분자 중합의 공정을 거쳐 얻어진다.

이를 자세히 보면, 먼저, 신나믹산 14.8g을 질소가 충진된 둥근바닥 플라스크에 넣고 티오닐클로라이드(SOCl2) 17.8g을 첨가하여 교반을 시켰다. 그리고 플라스크안에 디메틸포름아미드(DMF) 0.5ml를 추가로 첨가한 후 상온에서 24시간 반응시켰다. 반응을 종료시킨 후 감압증류하여 신나모일클로라이드 16g을 얻었다. (신나메이트 관능기의 도입) 다음, 시아누릭 클로라이드 18.4g을 질소가 충진된 둥근 바닥플라스크에 넣고 수분을 제거한 테트라히드로퓨란 200ml를 넣어 용해시켰다. 이 용액에 트리에틸아민 15.2g을 첨가한 후 온도를 -5C로 낮춘 후, 앞서 얻은 신나모일클로라이드에 수분을 제거시킨 테트라히드로퓨란 20ml를 넣어 희석시킨 신나믹클로라이드 용액을 천천히 적하시키면서 격렬하게 12시간 교반시켜 반응시켰다. 반응 종료 후 반응용액을 감압증류하여 테트라히드로퓨란을 제거시킨후 메틸렌클로라이드에 녹이고 실리카젤로 충진된 필터를 통과시킨 후 다시 감압증류하여 용매를 제거시켰다. 마지막으로 메틸렌클로라이드와 노르말헥산의 1:1 혼합용매에서 재결정을 한 후, 감압여과하였다. 얻어진 고체상의 물질을 진공건조하여 2-신나모일-4,6-디클로로-1,3,5-트리아진을 얻었다.(측쇄를 갖는 트리아진 고리의 합성)

다음으로, 앞서 얻은 2-신나모일-4,6-디클로로-1,3,5-트리아진 29.6g을 둥근바닥플라스크에 넣고 클로로포름 300ml에 녹여 트리아진 용액을 얻었다. 4-아미노페놀 32.8g과 수산화나트륨 12g을 브롬화세틸트리메틸암모늄 3g을 녹인 증류수 300ml에 녹여서 상기 트리아진 용액과 섞어서 격렬하게 24시간 반응시켰다. 반응을 종결시킨 후 유기용액 상을 분리하여 분별깔대기에 옮겨 놓고 증류수로 3회 씻어 불순물을 추출한 후 칼슘클로라이드로 수분을 제거하였다. 수분이 제거된 용액을 감압증류하여 유기용매인 클로로포름을 제거한 후 메틸렌클로라이드와 노르말헥산의 혼합용매에서 재결정을 하였다. 석출된 결정을 감압여과한 후 진공건조하여 트리아진 단량체를 얻었다.(두 개의 아민 관능기를 갖는 트리아진 단량체의 합성) 다음으로, 상기 트리아진 단량체 44.144g을 질소가 충진된 둥근바닥플라스크에 넣고 수분이 제거된 테트라히드로퓨란 400ml에 녹인다. 이 용액에 트리에틸아민 20.238g을 첨가한다. 테레프탈로일 클로라이드 20.3g을 수분을 제거한 테트라히드로퓨란 100ml에 용해시킨 후 앞의 트리아진 단량체와 트리에틸 아민이 녹아있는 용액에 천천히 적하시키면서 격렬하게 교반시켜 12시간 반응을 시켰다. 반응종결 후 메탄올에 반응용액을 천천히 흘려주어 침전을 시키고 여과하여 침전물을 진공건조시켰다. 얻어진 침전물을 다시 테트라히드로퓨란에 용해시킨 후 메탄올에 침전시키는 과정을 2회 반복 후 진공건조시켜 최종적으로 트리아진 고리를 이용하여 신나메이트 관능기를 갖는 폴리아미드계 광고분자를 합성하였다.(신나메이트 관능기를 갖는 폴리아미드계 광고분자의 중합)

실시예2 : 말레이미드 관능기를 갖는 폴리아미드계 광고분자의 합성

본 발명의 실시예2에 따른 말레이미드 관능기를 갖는 폴리아미드계 광고분자(실시예2에 있어 R1이 R1-d인 경우에 해당)의 합성은 1) N-히드록시말레이미드의 제조, 2) 말레이미드가 치환된 트리아진 제조, 3) 트리아진 단량체의 제조, 4) 말레이미드 감광성 관능기를 갖는 폴리아미드 광고분자의 중합의 공정을 거쳐 얻어진다.

이를 자세히 보면, 먼저, N-(페닐옥시카보닐옥시)말레이미드(Ⅱ) 42.26g을 500ml의 메탄올에 녹이고 3시간 환류시킨다. 반응후 메탄올을 증발시켜 제거한 다음 잔류액체를 벤젠에 부어 고체를 얻는다. 이 고체를 테트라히드로퓨란(THF)과 헥산의 혼합용매를 사용하여 재결정하여 N-히드록시말레이미드 12.60g을 62%의 수율로 얻었다. 결정융점은 125℃로 측정되어 문헌(Akiyama, M., et al., J. Chem. Soc., Perkin 1 1980, 2122)에서 보고된 값(125-126℃)과 일치하였다. (N-히드록시말레이미드의 제조)

다음으로, 상기 N-히드록시말레이미드 11.3g을 테트라히드로퓨란(THF) 100ml에 녹였다. 여기에 NaH 3g을 첨가한 후 2시간동안 반응을 보낸 후 반응 용액을 트리아진 18.4g을 THF에 용해시킨 용액에 -20℃에서 천천히 적하시키면서 반응을 진행하여 적하가 완료된후 1시간 가량 반응을 더 진행시켰다. 반응이 종료된 용액에서 테트라히드로퓨란(THF)을 제거한 후 고체 상의 반응물중 염 성분을 제거한 후 메틸렌클로라이드와 노르말헥산의 혼합용액에서 재결정하여 말레이미드가 치환된 트리아진 화합물을 제조하였으며 수율은 60%로서 15.7g을 얻었다. (말레이미드가 치환된 트리아진 제조)

다음, 상기 공정에서 얻은 말레이미드가 치환된 트리아진 화합물 26.1g을 클로로포름 200ml에 녹여 트리아진 용액을 얻었다. 4-아미노페놀 32.8g과 수산화나트륨 12g을 브롬화세틸트리메틸암모늄 3g을 녹인 증류수 300ml에 녹인 후 상기 트리아진 용액과 섞어서 격렬하게 24시간 반응시켰다. 반응을 종결시킨 후 유기용액 상을 분리하여 분별깔대기에 옮겨 놓고 증류수로 3회 씻어 불순물을 추출한 후 칼슘클로라이드로 수분을 제거하였다. 수분이 제거된 용액을 감압증류하여 유기용매인 클로로포름을 제거한 후 메틸렌클로라이드와 노르말헥산의 혼합용매에서 재결정을 하였다. 석출된 결정을 감압여과한 후 진공건조하여 트리아진 단량체를 얻었다. (트리아진 단량체의 제조)

다음으로, 앞서 얻은 트리아진 단량체 40.24g을 질소가 충진된 둥근바닥플라 스크에 넣고 수분이 제거된 톨루엔 400ml에 녹이고 트리에틸아민 20.238g을 첨가한다. 테레프탈로일 클로라이드 20.3g을 톨루엔 100ml에 용해시킨 후 앞의 트리아진 단량체와 트리에틸아민이 녹아있는 용액에 천천히 적하시키면서 격렬하게 교반시켜 12시간 반응을 시켰다. 반응종결 후 메탄올에 반응용액을 천천히 흘려주어 침전시키고 여과하여 침전물을 진공건조시켰다. 얻어진 침전물을 다시 테트라히드로퓨란에 용해시킨 후 메탄올에 침전시키는 과정을 2회 반복 후 진공건조시켜 최종적으로 트리아진 고리를 이용하여 말레이미드 관능기를 갖는 폴리아미드계 광고분자를 합성하였다. (말레이미드기 관능기를 갖는 폴리아미드계 광고분자의 중합)

실험예1

본 발명의 실시예에 따른 아크릴레이트계, 싸이클로올레핀계, 트리아진 고리를 갖는 폴리에테르계, 신나메이트 광능기를 갖는 폴리아미드계 광고분자(폴리아미드계1) 및 말레이미드기 관능기를 갖는 폴리아미드계 광고분자(폴리아미드계2)를 포함하는 광학층 1, 2, 3, 4, 5와 종래의 광학층 조성물에 의한 광학층(비교예)을 형성하였다. 본 발명에 따른 광학층 1 내지 5와 비교예의 조성물을 아래 표 1에 나타내었다. [단위 : g]

표 1

조성물		광학층1	광학층2	광학층3	광학층4	광학층5	비교예
RM물질		22	22	22	22	22	22
계면활성제		1	1	1	1	1	1
광개시제		5	5	5	5	5	5
열개시제		1	1	1	1	1	1
안정제		1	1	1	1	1	1
용매		70	70	70	70	70	70
광고분자	아크릴레이트계	8	-	-	-	-	-
	싸이클로올레핀계	-	8	-	-	-	-
	폴리에테르계	-	-	8	-	-	-
	폴리아미드계1	-	-	-	8	-	-
	폴리아미드계2	-	-	-	-	8	-

위에서 RM물질은 광중합성 액정화합물인 LC242(BASF사 제조)이며, 계면활성제는 BYK333(BYK-Chemie사 제조)이며, 광개시제는 IG907(Ciba Geigy사 제조)이고, 열개시제는 퍼옥사이드 화합물을 포함하는 열 라디칼 베이스의 열개시제이며, 안정제는 산화방지제인 페놀릭스(phenolics) 아민계 열안정제를 포함하며, 용매는 사이클로헥사논(cyclohexanone)을 이용하였다.

그리고, 본 발명에 따른 광학층 1 내지 5와 종래의 비교예와의 차이는 광고분자의 포함 여부에 있다.

위와 같은 광학층 1 내지 5와 비교예의 조성물을 갖는 광학층 물질을 유리기판에 코팅하고(약 2 ㎛) 약 60~160℃에서 10분 정도 소성한 후, UV(365nm의 파장, 1.5J/cm²의 조사밀도)를 조사하였다. UV 조사 완료 후, 약 130~250℃에서 1시간 정도 재소성하여 광학층을 얻었다.

위와 같이 얻어진 광학층 1 내지 5와 비교예의 광학층에 대하여 초기 위상차(Δnd) 값과 막두께를 측정하고(측정값1), 약 230℃ 온도조건에 4시간 정도 노출시키고 다시 위상차(Δnd) 값과 막두께를 측정하였으며(측정값2), 그 결과를 표 2에 나타내었다.

표 2

측정항목		광학층1	광학층2	광학층3	광학층4	광학층5	비교예
Δnd	측정값1 (nm)	285	283	280	283	280	280
	측정값2 (nm)	275	280	279	281	279	248
	Δnd 유지율 (%)	96.5	98.9	99.6	99.3	99.6	88.6
막두께	측정값1 (㎛)	2.1	1.9	1.8	2.0	1.8	1.9
	측정값2 (㎛)	1.9	1.9	1.8	1.9	1.75	1.4
	막두께 유지율 (%)	90.5	100	100	95	97.2	73.7

위 표 2의 측정결과를 통해 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 광학층 1 내지 5에서 위상차(Δnd) 값과 막두께의 변화가 비교예보다 훨씬 감소하였다. 광학층 1 내지 5의 경우가 비교예에 비해 위상차(Δnd) 값의 변화가 적으며, 이는 광학특성의 향상을 의미한다. 또한 두께 변화도 적은데, 이는 광고분자가 RM물질의 유동성을 억제함으로써, 치수안정성이 향상되었다는 것을 의미한다.

위와 같은 광학층 1 내지 5에 따른 광학층용 조성물을 이용하여 액정표시장치용 광학층의 제조 방법을 간략히 설명한다. 위상차보상필름 또는 편광판은 상부 및 하부기판으로 이루어지는 액정패널의 내부(in-cell type) 또는 외부(out cell type)에 구성될 수 있다.

먼저, 광학층은 유리기판 또는 PET필름과 같은 플라스틱 재질의 제 1 기판 상에 배향막을 형성한다. 이때, 액정패널의 기판을 제 1 기판으로 이용할 수 있다. 다음, 배향막 상에 광학층 1 내지 5에서와 같은 광학층 조성물을 코팅하고, 그 상부로 제 2 기판을 합착시킨다. 이때, 제 2 기판상에도 배향막을 형성하여 광학층 내 분자의 배열을 결정할 수 있다. 또한, 위와 같은 광학층이 다중층으로 구성되는 경우에는 광학층 사이에 접착층을 구비하여 일체화시키는 것이 가능하다.

도 1은 종래의 반사투과형 액정표시장치의 개략적인 단면도이다.

Claims

15~28 중량%의 리액티브 메조겐(reactive mesogen) 물질, 1~5 중량%의 광개시제, 0.1~1 중량%의 열개시제, 0.1~5 중량%의 계면활성제, 0.01~5%의 안정제, 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 갖는 1~5 중량%의 광고분자 및 잔량의 용매를 포함하는 액정표시장치의 위상차 보상필름용 조성물.

화학식 1

(상기 화학식 1에서, m+n=1, 0≤m≤1 및 0≤n≤1을 만족시키고, R1은 하기 화학식 3a 내지 3d에서 선택되며, R₂ 및 R₃ 각각은 탄소 수 1~30의 알킬아민화합물, 알콕시아민화합물, 알킬벤질 또는 알콕시벤질 화합물을 포함하는 아민화합물 중 하나이며, R₄ 및 R₅ 각각은 탄소수 1~30의 지환족 또는 방향족 화합물을 포함하는 카르복시산 화합물 중 하나이다.)

화학식 3a

화학식 3b

화학식 3c

화학식 3d

(상기 화학식 3a에서 X는

,

,

,

,

,

,

,

,

,

로 구성되는 물질군에서 선택되는 어느 하나이고(여기서 0≤m≤10, 0≤n≤10을 만족한다.), 상기 화학식 3a에서 Y는

,

,

,

,

로 구성되는 물질군으로부터 선택되는 어느 하나이고, 여기서 1 내지 9 각각은

,

,

,

,

,

,

로 구성되는 물질군(이하 'Y물질군'이라 함)으로부터 선택되는 어느 하나이고, 여기서 m과 n 각각은 0~10이며, A와 B 각각은 H, F, Cl, CN, CF₃ 또는 CH₃ 중 어느 하나이고,

상기 화학식 3b 및 3c에서 0≤n≤10이며, 1 내지 5 각각은 상기 Y물질군으로부터 선택되는 어느 하나이며, 상기 화학식 3d에서 Y는

,

,

,

로 구성되는 물질군으로부터 선택되는 어느 하나이며, n은 0~10이며, 1 및 2는 각각 H, F, CH3, CF3, CN, 사이클로펜탄, 사이클로헥산 중 하나이다.

화학식 1

(상기 화학식 1에서, m+n=1, 0≤m≤1 및 0≤n≤1을 만족시키고, R1은 하기 화학식 3a 내지 3d에서 선택되며, R₂ 및 R₃ 각각은 탄소 수 1~30의 알킬아민화합물, 알콕시아민화합물, 알킬벤질 또는 알콕시벤질 화합물을 포함하는 아민화합물 중 하나이며, R₄ 및 R₅ 각각은 탄소수 1~30의 치환되지 않거나 시안 또는 할로겐원소로 치환된 알킬 화합물을 포함하는 알코올과, 치환되지 않거나 시안 또는 할로겐원소로 치환된 알콕시 화합물을 포함하는 알코올과, 치환되지 않거나 시안 또는 할로겐원소로 치환된 알킬 화합물로 치환된 지환족 화합물을 포함하는 알코올과, 또는 알킬, 할로겐화알킬 또는 알콕시알킬로 치환된 방향족 화합물을 포함하는 알코올 중 하나이다.)

화학식 3a