KR101953368B1 - 액정 소자 - Google Patents

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    • G02F1/133528—Polarisers

Abstract

본 출원은 액정 소자 및 이의 용도에 관한 것이다.
본 출원은 장기 구동 신뢰성이 우수하고, 저가의 기재층에 대한 이용 가능성을 증대시킬 수 있으며, 샙갭 차이에 따른 공정상의 제약이 극복된 액정 소자 및 이의 용도를 제공할 수 있다.

Description

액정 소자{Liquid Crystal module}
본 출원은 액정 소자 및 이의 용도에 관한 것이다.
액정을 이용한 액정소자로는, 편광판을 사용하는 액정 디스플레이(LCD: Liquid Crystal Display)나 액정과 고분자를 사용하는 소위 PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal) 등이 있다.
액정 디스플레이는, 얇고, 경량이어서 다양한 용도에 사용되고 있다. 액정 디스플레이는, 일반적으로, 화소 어레이를 포함하는 어레이 기판, 상기 어레이 기판과 대향하는 대향 기판 및 상기 어레이 기판과 대향 기판 사이의 액정층을 포함하며, 상기 액정층의 액정 분자들의 배열을 조절하여 광투과도를 변화시킴으로써, 이미지를 표시한다.
통상적으로 단일 편광판을 사용하는 반사형 액정 디바이스는 편광판/액정셀(ECB)/반사판의 형태로 구성되어 있다. 단일 편광판을 사용하는 반사형 액정 디바이스는 통상 투과모드를 구현하기 위하여 액정셀의 위상차(retardation)를 1/2파장으로 맞추어야 하는데, 이때 컬러 시프트가 발생하는 등의 문제가 야기될 수 있다.
또한, 단일 편광판을 사용하는 반사형 액정 디바이스의 액정셀의 위상차(retardation)를 1/4파장으로 맞추는 경우 통상 투과모드가 구현될 수 있는데, 이 경우 셀갭 차이가 작아짐으로 인하여 문제가 발생할 수 있다.
더욱이, 액정셀의 배향을 위하여 배향막을 사용하는 경우 구동 신뢰성에 문제가 야기될 수 있는 등 단일 편광판을 사용하는 반사형 액정 디바이스를 구현하는데 다양한 문제점이 존재하였다.
특허문헌 1: 일본등록특허공보 3367853호
본 출원은 액정 소자 및 이의 용도를 제공한다.
본 출원은 셀갭 편차에 민감하지 않아 공정상 유리하고, 액정셀을 배향하기 위한 배향막으로 인한 구동 신뢰성 문제를 방지할 수 있는 액정 소자를 제공한다.
본 출원은 또한, 저가 기재층의 사용 가능성을 증대시키고, 필름의 개수 감소에 따른 광 손실을 개선하며, 액정 디스플레이 장치의 전체 두께를 감소시킬 수 있는 액정 소자를 제공한다.
본 출원은 더욱이, 상기 액정 소자의 용도, 예를 들면 액정 소자를 포함하는 통상 투과 모드의 반사형 액정 디스플레이 또는 액정 소자를 포함하는 미러를 제공한다.
본 출원은 상기 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로써, 호스트-게스트형 편광층; 광학 이방성층; 및 상기 호스트-게스트형 편광층과 광학 이방성층 사이에 위치하는 액정층을 가지는 액정 소자에 관한 것이다. 상기 액정층은 외부 작용이 없는 상태에서 상기 호스트-게스트 편광층 및 광학 이방성층에 의해 배향된 액정 화합물을 포함한다.
하나의 예시에서, 호스트-게스트 편광층은 배향된 액정 화합물 및 상기 액정 화합물에 배향에 따라 배향된 이색성 염료를 포함할 수 있다.
하나의 예시에서, 호스트-게스트 편광층은 액정 화합물 100 중량부 대비 0.3 내지 3 중량부의 이색성 염료를 포함할 수 있다.
하나의 예시에서,호스트-게스트 편광층은 예를 들면 하기 식 4로 표시되는 편광 효율(%)이 70 내지 99.5 %의 범위 내에 있을 수 있다.
[식 4]
Figure 112015042363693-pat00001
상기 식 4에서, T||은 최대 흡수 파장에서 호스트-게스트형 편광층의 평형 투과도를 의미하고, T┴은 호스트-게스트형 편광층의 수직 투과도를 의미 한다.
본 출원의 광학 이방성층은, 예를 들면 반응성 메조겐의 중합 단위를 포함할 수 있다. 또한, 광학 이방성층은 예를 들면, 1/4 파장판 일 수 있다.
본 출원의 액정 소자는, 호스트-게스트형 편광층과 액정층의 사이 및 광학 이방성층과 액정층의 사이에 배향막이 존재하지 않을 수 있다.
본 출원의 액정층의 액정 화합물은, 예를 들면 외부 작용이 없는 상태에서 트위스트 네마틱 배향되어 있을 수 있다. 또한, 상기 트위스트 네마틱 배향된 액정 화합물의 트위스트 각은, 예를 들면 40° 내지 50°의 범위 내에 있을 수 있다.
본 출원의 액정 소자는 또한, 호스트-게스트 편광층의 액정층측 면의 반대측 면 및 광학 이방성층의 액정층측 면의 반대측 면에 위치하는 배향막을 더 포함할 수 있다.
본 출원의 액정 소자는 또한, 광학 이방성층이 액정층과 접하는 면의 반대측에 위치하는 반사판을 더 포함할 수 있다.
본 출원의 액정 소자는 또한, 액정층의 액정 화합물의 배향을 변경할 수 있도록 액정층의 양측에 형성되어 있는 2개의 전극을 더 포함하고, 상기 2개의 전극 중 어느 하나는 투명 전극이고, 다른 하나는 반사 전극일 수 있다.
본 출원은 또한, 액정 소자를 포함하는 미러에 관한 것이다.
본 출원은 셀갭 편차에 민감하지 않아 공정상 유리하고, 액정셀을 배향하기 위한 배향막으로 인한 구동 신뢰성 문제를 방지할 수 있는 액정 소자를 제공할 수 있다.
본 출원은 또한, 저가 기재층의 사용 가능성을 증대시키고, 필름의 개수 감소에 따른 광 손실을 개선하며, 액정 디스플레이 장치의 전체 두께를 감소시킬 수 있는 액정 소자를 제공할 수 있다.
본 출원은 더욱이, 상기 액정 소자의 용도, 예를 들면 액정 소자를 포함하는 통상 투과 모드의 반사형 액정 디스플레이 또는 액정 소자를 포함하는 미러를 제공할 수 있다.
도 1 및 2는 본 출원의 액정 소자의 일 모식도이다.
도 3은 본 출원의 실시예 및 비교예에 따른 액정 소자의 구동 전((a),(b))과 구동 후((c),(d)) 배향막 신뢰성을 실험한 도면이다.
이하 본 출원에 대해서 실시예 및 도면을 통해 보다 상세히 설명하겠지만, 본 출원의 요지에 국한된 실시예에 지나지 않는다. 한편 본 출원은 이하의 실시예에서 제시하는 공정조건에 제한되는 것이 아니며, 본 출원의 목적을 달성하기에 필요한 조건의 범위 안에서 임의로 선택할 수 있음은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
본 출원은 액정 소자 및 이의 용도에 대한 것이다.
본 출원의 액정 소자는 단일 편광판의 반사형 액정 소자에서 통상적으로 사용되는 ECB(Electrically Controlled Biregringence) 액정셀이 가지고 있는 문제점, 예를 들면 배향막과 직접 접하는 경우 발생할 수 있는 구동 신뢰성의 문제를 극복할 수 있고, 셀갤 편차에 따른 평탄도 및/또는 쇼트 문제를 개선할 수 있다.
즉, 본 출원의 액정 소자는 호스트-게스트형 편광층; 광학 이방성층; 및 상기 호스트-게스트형 편광층과 광학 이방성층 사이에 위치하는 액정 화합물을 포함하는 액정층을 가질 수 있다. 또한, 상기 액정층은 외부 작용이 없는 상태에서 상기 호스트-게스트형 편광층 및 광학 이방성층에 의해 배향된 액정 화합물을 포함할 수 있다.
본 출원에서 용어 「호스트-게스트형 편광층」 은 게스트 분자를 배향시킬 수 있으며, 여러 방향으로 진동하면서 입사되는 자연광을 특정 방향만 진동하도록 하는 편광층의 주재료로 이용될 수 있는 호스트 분자 및 상기 호스트 분자에 의해 배향되며, 여러 방향으로 진동하면서 입사되는 자연광 중 특정 방향의 광을 흡수할 수 있는 게스트 분자를 포함하는 편광층을 의미할 수 있다.
본 출원에서 용어 「광학 이방성층」은 물질의 방향에 따라 광학적 성질, 예를 들면 굴절률 특성이 상이한 층을 의미할 수 있다.
본 출원에서 용어 「액정 화합물」은, 액정상을 나타내는 단량체, 올리고머, 고분자 및 이들의 혼합물을 의미할 수 있다.
본 출원에서 용어 「외부 작용」이란, 액정 화합물의 거동에 영향을 줄 수 있는 외부의 모든 요인, 예를 들면 외부 전압 등을 의미할 수 있다. 따라서, 외부 작용이 없는 상태란, 외부 전압 등의 인가가 없는 상태를 의미할 수 있다.
구체적으로, 본 출원의 액정 소자는 도 1에 도시된 바와 같이 액정층(100) 및 액정층(100)의 각 면에 형성된 호스트-게스트형 편광층(200) 및 광학 이방성층(300)을 포함할 수 있다.
본 출원의 액정층은 각 면에 형성된 호스트-게스트형 편광층 및 광학 이방성층에 의해 배향되어 별도의 배향막과 직접 접할 필요가 없으므로, 기존에 반사형 액정 소자가 가지고 있던 구동 신뢰성 문제를 극복할 수 있다.
본 출원의 액정 소자는 호스트-게스트형 편광층을 포함한다.
본 출원의 액정 소자에 이용되는 호스트-게스트형 편광층은 액정층에 포함되어 있는 액정 화합물을 배향시켜, 전술한 구동 신뢰성 문제를 극복할 수 있도록 형성된 것이면 제한 없이 이용될 수 있다.
하나의 예시에서, 호스트-게스트형 편광층은 호스트 분자로서, 액정 화합물을 이용하고, 게스트 분자로서 이색성 염료를 이용하여 형성된 것일 수 있다.
호스트-게스트형 편광층은 예를 들면, 배향된 액정 화합물 및 상기 액정 화합물의 배향에 따라 배향된 이색성 염료를 포함할 수 있다.
하나의 예시에서, 호스트-게스트형 편광층에 포함되는 액정 화합물은 반응성 메조겐의 고분자 일 수 있다.
본 출원에서 용어 「반응성 메조겐」은 광 또는 열에 의해 중합을 유도할 수 있는 반응기, 예를 들면, 중합성 관능기를 포함하는 메조겐을 의미할 수 있다.
본 출원에서 용어 「메조겐」은 상기 반응성 메조겐이 중합되었을 때, 액정상의 거동을 나타내도록 할 수 있는 메조상(Meso phase)의 화합물을 의미할 수 있다.
본 출원에서 용어 「중합성 관능기」는 액정 화합물의 중합을 유도할 수 있는 열 또는 광에 대한 반응성을 가진 관능기를 의미할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 반응성 메조겐(Reactive Mesogen)은 중합성 관능기를 2개 이상 또는 3개 이상 가지는 메조겐 일 수 있으며, 예를 들면, 하기 식 1 또는 식 2의 구조를 가지는 것 일 수 있다.
[식 1]
P-Sp-A-Sp-P
[식 2]
P-A-Sp-A-P
상기 식 1 및 식 2에서, P는 중합성 관능기를 의미할 수 있고, A는 메조겐기를 의미하며, Sp는 연결기를 의미할 수 있다. 본 출원에서 용어 「연결기」는 상기 중합성 관능기와 상기 메조겐기를 연결시켜주는 역할을 하며, 액정 화합물이 중합되어 액정층을 형성할 때, 액정층의 유연성을 부여하는 역할을 하는 것을 의미할 수 있다.
상기 중합성 관능기의 일례는, (메타)아크릴레이트, (메타)아크릴아미드, 아크릴로니트릴, 스티렌, 알킬기, 시아노기, 알콕시기 또는 비닐기 등일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 액정 화합물의 중합을 유도할 수 있는 열 또는 광에 대한 반응성을 가진 관능기이면 제한 없이 이용 가능할 수 있다. 본 출원에서 용어 (메타)아크릴레이트는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트를 의미할 수 있으며, 본 출원에서 용어 (메타)아크릴아미드는 아크릴아미드 또는 메타크릴아미드를 의미할 수 있다.
상기 메조겐기는 칼라미틱(calamitic) 메조겐기 또는 디스코틱(discotic) 메조겐기 일 수 있다.
상기 칼라미틱(calamitic) 메조겐기는 한 방향으로 연결된 하나 또는 그 이상의 방향족 또는 지방족 고리를 포함하는 봉상모양으로써, 중합되어 봉상 액정구조를 형성할 수 있는 메조겐기를 의미할 수 있다. 또한, 칼라미틱(calamitic) 메조겐기는 상기 봉상모양의 말단 또는 측면에 하나 이상의 관능기가 포함될 수 있다.
상기 칼라미틱(calamitic) 메조겐기의 일례는 하기 식 3로 표현될 수 있다.
[식 3]
-(A2-Z)n-A3-
상기 식 3에서 A2 및 A3는 각각 독립적으로, 질소, 산소 또는 황 원자로부터 선택되는 헤테로원자를 포함하거나 포함하지 않는 방향족 또는 지방족 고리기를 의미하며, 상기 Z는 -O-,-S-,-CO-,-COO-, OCO-, -S-CO-, -CO-S-, -O-COO-, -CO- NR0-, -NR0-CO-, -NR0-CO-NR00, -NR0-CO-O-, -O-CO-NR0, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, CF2O-, OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -CH2CH2-, -(CH2)4-, -CF2CH2-, -CH2CHF2-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CR0-, -CY1=CY2, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH- 또는 단일 결합을 의미할 수 있고, 상기 R0 및 R00는 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬기를 의미할 수 있으며, 상기 Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 수소, 플루오르, 염소 또는 시안일 수 있고, n은 1 내지 4의 수 일수 있다.
상기 디스코틱(discotic) 메조겐기는 하나 이상의 방향족 또는 지방족 고리를 포함하는 평면 형태의 코어구조를 가지는 메조겐기로써, 중합되어 디스코틱 액정구조를 형성할 수 있는 메조겐기를 의미할 수 있으며, 예를 들면, 트리페닐렌 등이 있을 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원에서 상기 식 1 및 2에 포함되는 연결기는, 예를 들면, -(A4-B)m-의 형태일 수 있고, 상기 A4는 탄소수 1 내지 12의 선형 또는 분지형의 알킬렌기 일 수 있고, B는 산소 또는 황일 수 있으며, m는 1 내지 5의 수일 수 있다.
다른 예시에서, 액정 화합물은 고분자 수지로서 액정성을 나타내는 수지를 이용할 수도 있다.
상기 액정성 고분자 수지는, 예를 들면 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 아몰포스폴리에틸렌테레프탈레이트(APET), 폴리프로필렌테레프탈레이트(PPT), 폴리나프탈렌테레프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트글리세롤(PETG), 폴리사이클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(PCTG), 변성트리아세틸셀룰로스(TAC), 사이클로올레핀폴리머(COP), 사이클로올레핀코폴리머(COC), 디시클로펜타디엔폴리머(DCPD), 시클로펜타디엔폴리머(CPD), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리이미드(PI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리에테르설폰(PES), 폴리에테르이미드(PEI), 실리콘수지, 불소수지 및 변성 에폭시수지로 이루어진 군에서　선택되는 어느 하나 일 수 있다. 상기 고분자 수지는 단독 또는 2 종 이상이 혼합되어 호스트-게스트형 편광층에 포함될 수 있다.
본 출원의 호스트-게스트형 편광층에 포함되는 액정 화합물은 소정방향으로 배향되어 있을 수 있다. 상기 배향은 후술하는 호스트-게스트 편광층의 액정층측의 반대측에 위치하는 배향막에 의해 유도되는 것일 수 있다.
본 출원의 호스트-게스트 편광층은 이색성 염료를 포함할 수 있다. 상기 이색성 염료는 액정 화합물의 배향에 따라 배향된 것일 수 있다.
본 출원에서 용어 「염료」는, 가시광 영역, 예를 들면, 400 nm 내지 800 nm 파장 범위 내에서 적어도 일부 또는 전체 범위 내의 광을 집중적으로 흡수 및/또는 변형시킬 수 있는 물질을 의미할 수 있고, 용어 「이색성 염료」는 상기 가시광 영역의 적어도 일부 또는 전체 범위에서 광의 이방성 흡수가 가능한 물질을 의미할 수 있다.
이색성 염료는, 예를 들면, 상기와 같은 특성을 가지면서 액정 화합물의 배향에 따라 배향될 수 있는 특성을 가지는 것으로 공지된 모든 종류의 염료가 사용될 수 있다.
하나의 예시에서 이색성 염료는 가시광 영역 예를 들면, 400 nm 내지 800 nm 내에서 최대 흡광도를 가지는 염료로써, 아조계 화합물, 안트라퀴논계 화합물, 프탈로시아닌계 화합물, 아조메틴(azomethine)계 화합물, 인디고이드(indigoid) 또는 티오인디고이드(thioindigoid)계 화합물, 메로시아닌 (merocyanine)계 화합물, 1,3-비스 다이시아노메틸렌 인단(1,3- bis(dicyanomethylene)indan)계 화합물, 아쥴렌(azulene)계 화합물, 퀴노프탈로닉(quinophthalonic)계 화합물, 트리페노다이옥사진(triphenodioxazine)계 화합물, 인돌로[2,3,b]퀴녹살린(indolo[2,3,b]quinoxaline)계 화합물, 이미다조[1,2-b]-1,2,4 트리아진(imidazo[1,2-b]-1,2,4 triazines)계 화합물, 테트라진(tetrazines)계 화합물, 벤조(benzo)계 화합물, 나프토퀴논 (naphtoquinones)계 화합물 또는 이들의 조합의 분자 골격을 가지는 화합물 등이 사용될 수 있다.
하나의 예시에서, 이색성 염료는 액정 화합물과 용해도 파라미터(solubility parameter) 차이가 약 7.4 미만인 화합물에서 선택될 수 있다. 상기 용해도 파라미터는 두 종류 이상의 화합물들의 상호작용(interaction) 정도를 나타내는 수치로, 화합물들 사이의 용해도 파라미터 차이가 적을수록 상호작용이 큰 것을 의미하고 화합물들 사이의 용해도 파라미터 차이가 클수록 상호작용이 적은 것을 의미한다.
상기 용해도 파라미터는 화합물의 구조와 관련되어 있으며, 상기 범위의 용해도 파라미터 차이를 가짐으로써 액정 화합물과 이색성 염료의 상호작용을 높여 용융 혼합성을 높일 수 있고, 이에 따라 액정 화합물 내에서 이색성 염료들끼리 뭉치는 것을 방지하고 우수한 분산성을 도모할 수 있다.
상기 이색성 염료는 이색 비(dichroic ratio)가 약 1.5 내지 약 14일 수 있다. 상기 범위 내에서 약 3 내지 12일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 5 내지 10 일 수 있다. 여기서 이색비는 고분자의 축에 평행한 방향의 평면 편광 흡수를 그의 수직한 방향으로의 편광 흡수로 나눈 값으로, 상기 이색성 염료가 일 방향으로 나란히 배열되어 있는 정도를 나타낼 수 있다. 상기 범위의 이색 비를 가짐으로써 상기 이색성 염료가 액정 화합물과 충분한 친화성(compatibility)을 가질 수 있어서 용융 혼합이 가능하고 액정 화합물의 배향에 따른 이색성 염료의 배향을 유도할 수 있어서 편광 특성을 개선할 수 있다.
배향된 액정 화합물 및 상기 액정 화합물의 배향에 따라 배향된 이색성 염료를 포함하는 편광 코팅층은, 예를 들면 전술한 반응성 메조겐 또는 액정성 고분자 수지; 이색성 염료; 및 기타 첨가제를 적절히 혼합한 후, 후술하는 배향막 상에 공지의 코팅 공정을 이용하여 코팅 한 후, 경화시키는 공정에 의해 제조될 수 있다. 상기 경화시키는 공정은 공지의 경화 공정, 예를 들면 적절한 열 및/또는 광을 인가하여 경화시키는 방식을 포함할 수 있다.
상기 공정을 거쳐 호스트-게스트형 편광층을 제조하는 경우, 배향막의 배향 방향에 따라서 소정 방향으로 배향된 액정 화합물 및 이색성 염료를 포함하는 호스트-게스트형 편광층이 제조되고, 궁극적으로 액정층에 포함되어 있는 액정 화합물을 소정 방향으로 배향시킬 수 있다.
본 출원의 호스트-게스트형 편광층은, 편광 역할을 수행하는 이색성 염료의 함량에 따라, 편광 효율(%)이 달라질 수 있다.
하나의 예시에서, 본 출원의 호스트-게스트형 편광층은 하기 식 4로 표시되는 편광 효율(%)이 70 내지 99.5 %의 범위 내에 있을 수 있다.
[식 4]
Figure 112015042363693-pat00002
상기 식 4에서, T||은 최대 흡수 파장에서 호스트-게스트형 편광층의 평형 투과도를 의미하고, T┴은 호스트-게스트형 편광층의 수직 투과도를 의미 한다.
상기와 같은 편광 효율(%) 범위 내에서, 호스트-게스트형 편광층을 포함하는 액정 소자의 목적하는 광 투과율 및 반사율을 달성할 수 있다.
호스트-게스트형 편광층에 이색성 염료의 함량은 상기 편광 효율(%) 범위를 고려하려 적절한 양이 포함될 수 있다.
하나의 예시에서, 이색성 염료는 액정 화합물 100 중량부 대비 0.3 중량부 내지 3 중량부의 범위로 포함될 수 있다. 상기 중량부는 달리 설명하지 않는 한 각 성분간의 중량 비율을 의미할 수 있다.
호스트-게스트형 편광층의 두께는 편광 특성 등을 고려하여 적정 범위가 설정될 수 있다. 예를 들면, 호스트-게스트형 편광층의 두께는 20 내지 400 ㎛ 범위 내에 있을 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원의 액정 소자는 광학 이방성층을 포함한다. 상기 광학 이방성층은 액정층의 액정 화합물을 배향시킬 수 있다.
광학 이방성층은 물질의 방향에 따라 광학적 성질, 예를 들면 굴절률 특성이 상이한 층으로서, 액정 화합물을 소정 방향으로 배향시킬 수 있는 역할을 수행할 수 있는 것이면 제한 없이 본 출원에서 이용될 수 있다.
하나의 예시에서, 본 출원의 광학 이방성층은 액정 화합물을 포함할 수 있다. 상기 액정 화합물은, 예를 들면 반응성 메조겐(Reactive Mesogen) 및 이의 중합체를 포함할 수 있다.
즉, 본 출원의 광학 이방성층은 반응성 메조겐(Reactive Mesogen)의 중합 단위를 포함할 수 있다. 상기 광학 이방성층에 중합 단위로 포함되는 반응성 메조겐(Reactive Mesogen)은 전술한 식 1 및 식 2의 구조를 포함할 수 있다.
광학 이방성층은, 예를 들면 선 편광된 빛을 좌원 편광 또는 우원 편광 시키거나, 좌원 편광 또는 우원 편광된 빛을 선 편광시키는 1/4파장판 일 수 있다.
하나의 예시에서, 본 출원의 광학 이방성층은 액정 화합물, 예를 들면 반응성 메조겐의 중합 단위를 포함하는 코팅층일 수 있다.
광학 이방성층은, 예를 들면 반응성 메조겐(Reactive Mesogen), 개시제 및 기타 첨가제를 포함하는 혼합물을 후술하는 배향막 상에 공지의 코팅 방법을 이용하여 코팅한 후, 경화시키는 공정에 의해 제조될 수 있다.
상기 공정을 거쳐 광학 이방성층을 제조하는 경우, 배향막의 배향 방향에 따라서 소정 방향으로 배향된 광학 이방성층이 제조되고, 궁극적으로 액정층에 포함되어 있는 액정 화합물을 소정 방향으로 배향시킬 수 있다.
즉, 본 출원의 액정 소자는 호스트-게스트형 편광층 및 광학 이방성층 사이에 액정층을 포함시키고, 상기 호스트-게스트형 편광층 및 광학 이방성층에 의해 액정층 내 액정 화합물을 배향시킴으로써, 구동 신뢰성을 확보할 수 있다.
광학 이방성층은 광학 용도로의 적용 등을 고려하여 그 복굴절(△n, 기준 파장: 550 nm)의 범위가 조절될 수 있다. 예를 들면, 광학 이방성층의 복굴절은 0.01 내지 0.3 의 범위 내에 있을 수 있다.
광학 이방성은 면상 위상차(Rin=d(nx-ny), 상기에서 d는 광학 이방성층의 두께, nx는 광학 이방성층의 지상축 방향 굴절률, ny는 광학 이방성층의 진상축 방향의 굴절률이다.)(기준 파장: 550 nm)가 소정 범위에 있을 수 있다.
상기 면상 위상차(Rin, 기준 파장: 550 nm)는 광학적 용도를 고려하여 적정 범위로 조절될 수 있다. 예를 들면 광학 이방성층의 면상 위상차는 100 내지 1,000 nm의 범위 내에 있을 수 있다.
상기와 같은 복굴절 범위 및 면상 위상차 범위를 만족할 때, 본 출원에서 목적하는 광학적 용도를 달성할 수 있다.
광학 이방성층의 두께는, 예를 들면 10 내지 100 ㎛의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 두께 범위는 광학 이방성층의 복굴절 특성을 고려하여 적절히 조절될 수 있다.
상기와 같이 본 출원의 액정층은, 배향막에 의해 배향되지 않고, 호스트-게스트형 편광층 및 광학 이방성층에 의해 배향됨으로써, 구동 신뢰성을 확보할 수 있는 이점이 있다. 즉, 본 출원의 액정 소자는 호스트-게스트형 편광층과 액정층 사이 및 광학 이방성층과 액정층 사이에 배향막이 존재하지 않을 수 있다.
한편, 본 출원의 호스트-게스트형 편광층 및 광학 이방성층은 배향막에 의해 배향될 수 있고, 상기 배향막은 호스트-게스트형 편광층 및 광학 이방성층의 액정층측 면의 반대측 면에 위치할 수 있다.
본 출원에서 용어 「특정측 면의 반대측 면에 위치한다」는 것은 대상이 되는 층의 특정측의 반대측과 직접 접하고 있는 경우는 물론이고, 직접 접하고 있지 않더라도, 특정측의 반대 부근에 위치하는 경우를 의미할 수 있다.
하나의 예시에서, 본 출원의 액정 소자는 호스트-게스트형 편광층의 액정층측 면의 반대측 면 및 광학 이방성층의 액정층측 면의 반대측 면에 위치하는 배향막을 더 포함할 수 있다.
즉, 본 출원의 액정 소자는 2개의 배향막을 더 포함하고, 상기 배향막은 호스트-게스트형 편광층 및 광학 이방성층의 액정층과 접하는 면의 반대면에 위치할 수 있다. 상기 배향막은 광 배향막 또는 러빙 배향막 일 수 있다.
하나의 예시에서, 액정 소자에 포함되는 배향막은 광 배향막으로서, 광 배향성 화합물을 포함할 수 있다. 본 출원에서 용어 광 배향성 화합물은, 광의 조사 등을 통하여 소정 방향으로 정렬(orientationally ordered)되고, 상기 정렬된 상태에서 이방성 상호 작용(anisotropic interaction) 등의 상호 작용을 통하여 인접하는 액정 화합물을 소정 방향으로 배향시킬 수 있는 화합물을 의미할 수 있다.
배향막에서 광 배향성 화합물은 방향성을 가지도록 정렬된 상태로 존재할 수 있다. 광 배향성 화합물은, 단분자 화합물, 단량체성 화합물, 올리고머성 화합물 또는 고분자성 화합물일 수 있다. 또한, 광 배향성 화합물은, 광감응성 잔기(photosensitive moiety)를 포함하는 화합물일 수 있다.
구체적으로 광 배향성 화합물은 트랜스-시스 광이성화(trans-cis photoisomerization)에 의해 정렬되는 화합물; 사슬 절단(chain scission) 또는 광산화(photo-oxidation) 등과 같은 광분해(photo-destruction)에 의해 정렬되는 화합물; [2+2] 첨가 환화([2+2] cycloaddition), [4+4] 첨가 환화 또는 광이량화(photodimerization) 등과 같은 광가교 또는 광중합에 의해 정렬되는 화합물; 광 프리즈 재배열(photo-Fries rearrangement)에 의해 정렬되는 화합물; 또는 개환/폐환(ring opening/closure) 반응에 의해 정렬되는 화합물; 등을 사용할 수 있다.
상기 트랜스-시스 광이성화에 의해 정렬되는 화합물로는, 예를 들면, 술포화 디아조 염료(sulfonated diazo dye) 또는 아조 고분자(azo polymer) 등의 아조 화합물이나 스틸벤 화합물(stilbenes) 등이 예시될 수 있다.
상기 광분해에 의해 정렬되는 화합물로는, 시클로부탄 테트라카복실산 이무수물(cyclobutane-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride); 방향족 폴리실란 또는 폴리에스테르; 폴리스티렌; 또는 폴리이미드; 등이 예시될 수 있다.
상기 광가교 또는 광중합에 의해 정렬되는 화합물로는 신나메이트(cinnamate) 화합물, 쿠마린(coumarin) 화합물, 신남아미드(cinnamamide) 화합물, 테트라히드로프탈이미드(tetrahydrophthalimide) 화합물, 말레이미드(maleimide) 화합물, 벤조페논 화합물, 디페닐아세틸렌(diphenylacetylene) 화합물, 광감응성 잔기로서 찰코닐(chalconyl) 잔기를 가지는 화합물(이하, 찰콘 화합물) 또는 안트라세닐(anthracenyl) 잔기를 가지는 화합물(이하, 안트라세닐 화합물) 등이 예시될 수 있다.
광배향성 화합물은, 단분자 화합물, 단량체성 화합물, 올리고머성 화합물 또는 고분자성 화합물이거나, 상기 광배향성 화합물과 고분자의 블랜드(blend) 형태일 수 있다. 상기에서 올리고머성 또는 고분자성 화합물은, 상기 기술한 광배향성 화합물로부터 유도된 잔기 또는 상기 기술한 광감응성 잔기를 주쇄 내 또는 측쇄에 가질 수 있다.
광배향성 화합물로부터 유도된 잔기 또는 광감응성 잔기를 가지거나, 상기 광배향성 화합물과 혼합될 수 있는 고분자로는, 폴리노르보넨, 폴리올레핀, 폴리아릴레이트, 폴라아크릴레이트, 폴리(메타)아크릴레이트, 폴리이미드, 폴리암산(poly(amic acid)), 폴리말레인이미드, 폴리아크릴아미드, 폴리메타크릴아미드, 폴리비닐에테르, 폴리비닐에스테르, 폴리스티렌, 폴리실록산, 폴리아크릴니트릴 또는 폴리메타크릴니트릴 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
배향성 화합물에 포함될 수 있는 고분자로는, 대표적으로는 폴리노르보넨 신나메이트, 폴리노르보넨 알콕시 신나메이트, 폴리노르보넨 알릴로일옥시 신나메이트, 폴리노르보넨 불소화 신나메이트, 폴리노르보넨 염소화 신나메이트 또는 폴리노르보넨 디신나메이트 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
배향성 화합물이 고분자성 화합물인 경우에 상기 화합물은, 예를 들면, 약 10,000 g/mol 내지 500,000 g/mol 정도의 수평균분자량을 가질 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 광 배향막은 예를 들면, 상기 광 배향성 화합물에 광 개시제 등 필요한 첨가제를 배합하여 코팅한 후에 원하는 방향의 편광 자외선 등을 조사하여 형성할 수 있다.
상기 광 배향막의 배향은 배향하고자 하는 액정 화합물, 예를 들면 호스트-게스트형 편광층에 포함되는 액정 화합물이나 광학 이방성층에 포함되는 액정 화합물의 목적하는 배향 방향에 따라 그 특성이 달라질 수 있다.
상기와 같은 배향막에 의해 호스트-게스트형 편광층 및 광학 이방성층에 배향되고, 상기 호스트-게스트형 편광층 및 광학 이방성층 사이에 배향된 액정 화합물을 가지는 액정층을 포함시키게 되면, 예를 들면 소정 전압을 인가한 후, 액정층의 헤이즈 값 변화를 최소화하는 등 장기 구동 신뢰성을 확보할 수 있다.
본 출원의 액정 소자에 포함되는 액정 화합물은, 예를 들면 네마틱 액정 화합물, 구체적으로 트위스트 네마틱 액정 화합물 일 수 있다.
하나의 예시에서, 본 출원의 액정층에 포함되는 액정 화합물은 외부 작용이 없는 상태에서 트위스트 네마틱 배향되어 있는 것일 수 있다.
구체적으로, 트위스트 네마틱 배향된 액정 화합물의 트위스트 각은, 예를 들면 40° 내지 50°, 41°내지 49°또는 43°내지 47°의 범위 내에 있을 수 있다. 본 출원에서 용어 「트위스트 각」은 액정층이 호스트-게스트형 편광층과 접하고 있는 부분에 액정 화합물의 광축과 광학 이방성층이 접하고 있는 부분에 액정 화합물의 광축의 각도를 의미하는 것일 수 있다. 상기에서 액정 화합물의 광축은 액정 화합물의 장축 방향을 의미할 수 있다. 상기 네마틱 액정 화합물의 트위스트 각을 만족하기 위하여, 액정층의 상하에 배치되어 있는 호스트-게스트형 편광층 및 광학 이방성층의 배향 각도를 조절할 수 있다.
상기 네마틱 액정 화합물은, 예를 들면 550nm 파장에서 이상 굴절률(Ne: extraordinary refractive index)과 정상 굴절률(No: ordinay refractive index)의 차이(△n=Ne-No)가, 약 0.05 내지 3, 약 0.05 내지 2.5, 약 0.05 내지 2, 약 0.05 내지 1.5 또는 약 0.07 내지 1.5의 범위 내에 있을 수 있다.
또한, 네마틱 액정 화합물은 550nm 파장에서의 이상 유전율(εe, extraordinary dielectric anisotropy)과 정상 유전율(εo, ordinary dielectric anisotropy)의 차이(△ε=εe-εo)가 양의 값을 나타내는, 업계에서 소위 P형 액정이라 불리는 화합물일 수 있다.
하나의 예시에서, 네마틱 액정 화합물은 상기 이상 유전율(εe, extraordinary dielectric anisotropy)과 정상 유전율(εo, ordinary dielectric anisotropy)의 차이(△ε=εe-εo)가 3 이상, 3.5 이상, 4 이상, 6 이상, 8 이상, 10 이상 또는 15 이상일 수 있다. 이러한 유전율을 가지면 구동 전압 특성이 우수할 수 있다.
본 출원에서 상기 유전율의 차이(본 출원에서 상기 유전율의 차이(△ε=εe-εo)의 상한은 특별히 제한되지 않고, 상기 차이(△ε=εe-εo)는, 예를 들면, 약 40 이하, 약 35 이하, 약 30 이하 또는 약 25 이하일 수 있다.
네마틱 액정 화합물의 유전율의 범위는 상기와 같은 차이(△ε=εe-εo)를 나타낸다면 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 이상 유전율(εe, extraordinary dielectric anisotropy)이 6 내지 50 정도이고, 정상 유전율(εo, ordinary dielectric anisotropy)이 2.5 내지 7 정도의 범위 내에 있을 수 있다.
다른 예시에서, 액정층에 포함되는 액정 화합물을 반응성 메조겐의 고분자 일 수 있다. 상기 반응성 메조겐은 전술한 호스트-게스트형 편광층 및 광학 이방성층의 재료로 이용될 수 있는 반응성 메조겐 중 적절한 종류의 것이 선택될 수 있다.
액정층의 액정 화합물은 상부 및 하부에 위치하고 있는 호스트-게스트형 편광층 및 광학 이방성 층에 의해 트위스트 배향되어 있을 수 있다.
하나의 예시에서, 액정층은 호스트-게스트형 편광층과 가장 인접한 액정 화합물의 광축과 상기 편광층의 흡수축이 평행하고, 광학 이방성층과 가장 인접한 액정 화합물의 광축과 상기 광학 이방성층의 광축이 평행한 상태에서 트위스트 배향되어 있을 수 있다. 상기에서 광학 이방성층의 광축이란 진상축 또는 지상축을 의미할 수 있다. 또한, 상기 평행한 상태라는 것은 실질적 평행을 의미하는 것으로써, 약 ±10°이하, 약 ±9°이하, 약 ±8°이하, 약 ±7°이하, 약 ±6°이하 또는 약 ±5°이하의 오차를 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
액정층의 두께는, 예를 들면 1㎛ 내지 50 ㎛의 범위 내에 있을 수 있다.
액정 소자는, 하나 또는 2개 이상의 기재층을 포함할 수 있다. 통상적으로 액정층은 대향 배치된 2개의 기재층의 사이에 배치될 수 있다. 이러한 구조에서 기재층의 내측, 예를 들면, 액정층과 기재층의 사이에 상기 호스트-게스트형 편광층, 광학 이방성층 및 배향막 등이 배치될 수 있다.
하나의 예시에서, 본 출원의 액정 소자는 서로 대향되어 있는 한 쌍의 기재층을 더 포함하고, 상기 호스트-게스트형 편광층;광학 이방성층; 및 액정층은 상기 기재층 사이에 포함되는 구조일 수 있다.
기재층으로는, 특별한 제한 없이 공지의 소재를 사용할 수 있다. 예를 들면, 유리 필름, 결정성 또는 비결정성 실리콘 필름, 석영 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 필름 등의 무기계 필름이나 플라스틱 필름 등을 사용할 수 있다. 기재층으로는, 광학적으로 등방성인 기재층이나, 위상차층과 같이 광학적으로 이방성인 기재층 등을 사용할 수 있다.
하나의 예시에서 플라스틱 기재층으로는, TAC(triacetyl cellulose); 노르보르넨 유도체 등의 COP(cyclo olefin copolymer); PMMA(poly(methyl methacrylate); PC(polycarbonate); PE(polyethylene); PP(polypropylene); PVA(polyvinyl alcohol); DAC(diacetyl cellulose); Pac(Polyacrylate); PES(poly ether sulfone); PEEK(polyetheretherketon); PPS(polyphenylsulfone), PEI(polyetherimide); PEN(polyethylenemaphthatlate); PET(polyethyleneterephtalate); PI(polyimide); PSF(polysulfone); PAR(polyarylate) 또는 비정질 불소 수지 등을 포함하는 기재층을 사용할 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다. 기재층에는, 필요에 따라서 금, 은, 이산화 규소 또는 일산화 규소 등의 규소 화합물의 코팅층이나, 반사 방지층 등의 코팅층이 존재할 수도 있다.
본 출원의 액정 소자는 한 쌍의 기재층 상에 2개의 전극을 더 포함할 수 있다. 상기 전극은 외부 작용, 예를 들면 액정층 내 액정 화합물의 배향을 변경하도록 전계를 인가는 역할을 수행할 수 있다.
하나의 예시에서, 본 출원의 액정 소자는 도 2에 도시된 것처럼, 서로 대향 하여 배치되어 있는 기재층(600) 상에 전극층(500a,500b)를 포함하고, 상기 전극층(500a,500b)의 기재층과 접하는 면의 반대 면에 배향막(400)이 형성되어 있으며, 상기 배향막(400) 내에 호스트-게스트형 편광층(200), 액정층(100) 및 광학 이방성층(300)이 형성되어 있는 구조일 수 있다.
상기 액정 소자에 포함되는 2개의 전극층(500a, 500b)은, 예를 들면 모두 투명 전극일 수 있다. 이 경우, 후술하는 반사형 액정 디스플레이 등을 구현하기 위하여 기재층의 어느 일면, 예를 들면 한 쌍의 기재층 중 광학 이방성층과 근접한 기재층의 일면에 반사판을 포함시킬 수 있다.
즉, 본 출원의 액정 소자는 광학 이방성층이 액정층과 접하는 면의 반대측에 위치하는 반사판을 더 포함할 수 있다.
또한 상기와 같은 구조에서, 2개의 전극층(500a,500b) 중에서 어느 한 전극, 예를 들면 광학 이방성층 쪽의 전극(500b)를 반사 전극으로 구성하고, 다른 전극(500a)를 투명 전극으로 구성할 경우 반사형 액정 소자로서, 후술하는 통상 투과 모드의 반사형 액정 디스플레이나 자동차용 미러 등에 적용할 수 있는 구조를 달성할 수 있다. 이 경우, 반사판이 액정 소자 내부로 포함됨에 따라 저가의 기재층과 같이 위상차가 있는 필름의 사용가능성을 증대시킬 수 있고, 필름의 개수가 감소하여 광 손실을 줄일 수 있으며, 액정 소자의 박형화를 도모할 수 있다.
즉, 본 출원의 액정 소자는 액정층의 액정 화합물의 배향을 변경할 수 있도록 액정층의 양측에 형성되어 있는 2개의 전극을 더 포함하고, 상기 2개의 전극 중 어느 하나는 투명 전극이고, 다른 하나는 반사 전극일 수 있다.
상기 전극은, 예를 들면, 전도성 고분자, 전도성 금속, 전도성 나노와이어 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 금속 산화물 등을 증착하여 형성할 수 있다.
전극이 반사 전극일 경우, 상기 반사 전극을 형성할 수 있는 다양한 소재 및 형성 방법이 공지되어 있고, 이러한 방법은 모두 적용될 수 있다. 예를 들면 반사 전극은 알루미늄, 알루미늄 합금, 텅스텐, 구리, 크롬, 몰리브덴 및 몰리브덴 합금 등과 같은 불투명 도전 물질이 증착되어 있을 수 있다.
본 출원에 따른 액정 소자의 액정층 내 액정 화합물은 통상 상태, 예를 들면 전압의 인가와 같은 외부 작용이 없는 상태에서 40°내지 50° 트위스트된 네마틱 상을 나타낼 수 있고, 이러한 정렬 방향은 외부 작용, 예를 들면, 외부 전압의 인가에 의해 변화될 수 있다.
이에 따라 본 출원에서는 통상 투과 모드(Normally white mode)의 액정 소자를 구현할 수 있다.
상기 통상 투과 모드는 예를 들어, 본 출원의 소자는 외부 작용이 없는 상태(즉, 초기 상태 또는 통상 상태)에서는 투과 모드가 구현되고, 외부 작용 하에 차단 모드로 전환되며, 외부 작용이 제거되면 다시 투과 모드로 전환되는 것을 의미할 수 있다.
구체적으로, 본 출원의 액정 소자는 상기 언급한 바와 같이 호스트-게스트형 편광층의 흡수축과 광학 이방성층의 광축이 40° 내지 50°의 범위 내 어느 한 각도, 예를 들면 45°로 기울어진 상태로 배향되고, 상기 호스트-게스트형 편광층 및 광학 이방성층 사이에 40° 내지 50°도의 범위 내 어느 한 각도, 예를 들면 45°로 기울어진 트위스트 네마틱 상의 액정 화합물을 포함하는 액정층이 위치되는 경우 통상 투과 모드의 소자가 구현될 수 있다.
보다 구체적으로, 전압을 인가하지 않은 상태에서 호스트-게스트형 편광층에 의해 편광된 빛이 트위스트 네마틱 상의 액정 화합물을 따라 회전하면서 광학 이방성층의 광축과 90°각도를 이루어 투과 상태가 되고, 전압을 인가하는 경우 편광된 빛이 광학 이방성층과 45°의 각도를 이루어 차단 상태가 되어 통상 차단 모드의 소자가 구현될 수 있다.
하나의 예시에서, 액정 소자가 통상 투과 모드인 경우에는 전압 무인가 상태와 같이 외부 작용이 없는 상태에서 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상 또는 95% 이상의 광 투과율을 나타낼 수 있다.
본 출원은 또한, 상기와 같은 액정 소자의 용도, 예를 들면 통상 투과 모드의 반사형 액정 디스플레이 또는 미러에 관한 것이다.
하나의 예시에서, 본 출원은 액정 소자를 포함하는 통상 투과 모드의 반사형 액정 디스플레이에 관한 것이다. 반사형 액정 디스플레이는 광원 없이 외부광을 반사시켜 화상을 구현하는 액정 디스플레이를 의미할 수 있다. 상기 반사형 액정 디스플레이에 포함되는 다른 구성은 공지이며 공지된 구성이 본 출원에서 제한 없이 이용될 수 있다.
또 다른 예시에서, 본 출원은 액정 소자를 포함하는 미러에 관한 것이다. 상기 미러는 자동차용 룸미러 또는 ECM 미러를 대체할 수 있는 사이드 미러 등에 이용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
이하, 본 출원에 따른 액정 소자에 관한 실시예 및 비교예에 대해서 설명 하나, 하기 실시예 및 비교예는 본 출원에 따른 일례에 불과할 뿐 본 출원의 기술적 사상을 제한하는 것은 아니다.
실시예 1.
배향막의 형성
투명 도전성 ITO 전극층이 형성되어 있는 한 쌍의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 기재층 상에 배향성 화합물로서 폴리노르보넨(PNBCi, 분자량(Mw): 85,000, PDI(polydispersity index): 약 4.75) 및 광개시제(Igacure 907)의 혼합물(폴리노르보넨:광개시제 = 2:0.25(중량비))을 톨루엔 용매에 폴리노르보넨의 고형분 농도가 2 중량%가 되도록 용해시켜 배향막 전구체를 도포하고, WGP(Wire Grid Polarizer)를 매개로 직선 편광된 자외선(1,200 mJ/cm2)을 조사하여 배향막을 형성하였다.
호스트- 게스트형 편광층의 형성
상기 제조된 한 쌍의 배향막 중 어느 한 배향막 상에 편광층 형성용 조성물(반응성 메조겐(RM-257(9.75%), 이색성 염료(X-12(Basf社, 0.15%)), 개시제(IRGACURE OXE02(Basf社, 0.1%)) 및 용매(톨루엔(90%)))을 코팅 한 후, 100℃의 온도조건에서 2분간 열 처리 하고 자외선(15mW/cm2)를 조사하여, 호스트-게스트형 편광층을 제조하였다.
광학 이방성층(1/4λ판)의 형성
호스트-게스트형 편광층이 형성되지 않은 배향막 상에 RMM 907(Merck社,RM+개시제+용매 혼합물)을 코팅 후 100℃의 온도로 2분간 열 처리하고, 15mW/cm2의 UV광을 조사하여 1/4λ의 위상차를 가지는 광학 이방성층을 형성하였다.
액정 소자의 제조
상기 호스트-게스트형 편광층 및 광학 이방성층을 포함하고, 투명 도전성 ITO 전극이 형성된 PET 기재층 사이에, 액정층 형성용 조성물(직경 4㎛의 Spacer SP-204(sekisui) 1%가 분산되어 있는 액정 ZKC-5107XX(JNC社, dn=0.103))을 코팅 한 후 스퀴징 라미네이션(squeezing lamination) 및 측면실링(side sealing)하여 약 45°트위스트 네마틱 액정 화합물을 포함하는 액정층을 형성하였다. 상기와 같이 액정층을 형성한 후, 광학 이방성층이 형성되어 있는 면의 기재층 일 측면에 반사도가 88% 정도인 반사판을 형성하여, 반사형 액정 소자를 제조하였다. 실시예 1에 따른 액정 소자의 헤이즈 및 반사율을 평가한 결과가 표 1 및 2에 나타나 있고, 구동 전 후 배향막의 신뢰성을 평가한 결과가 도 3의 (b) 및 (d)에 나타나 있다.
비교예 1
직경 2㎛의 spacer EX0025(sekisui)가 1% 분산되어 있는 MAT-1695(Merck, dn=0.0625)를 액정층 형성용 조성물로 이용하여 액정층(ECB, 1/4λ)을 형성하고, 액정층의 양면에 광 배향막을 형성하여, PVA 편광필름/투명 도전성 ITO 전극/기재층/배향막/액정층/배향막/기재층/투명 도전성 ITO 전극/반사판의 구조를 가지는 액정 소자를 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 반사형 액정 소자를 제조하였다. 비교예 1에 따른 액정 소자의 헤이즈 및 반사율을 평가한 결과가 표 1 및 2에 나타나 있고, 구동 전 후 배향막의 신뢰성을 평가한 결과가 도 3의 (a) 및 (c)에 나타나 있다.
실험예 1 - 액정층의 헤이즈 및 반사율 평가
실시예 1 및 비교예 1에 따른 액정 소자의 헤이즈 및 반사율을 평가하였다.
헤이즈 및 반사율은 헤이즈미터(hazemeter, NDH-5000SP)를 사용하여 제조사의 매뉴얼에 따라 측정하였다. 헤이즈는 20V 전압으로 60시간 구동을 하면서 평가하였고, 반사율은 10V 구동 전압을 인가하면서 평가하였다. 표 1 및 2는 실시예 및 비교예에 따른 액정 소자의 반사율 및 헤이즈를 측정한 결과를 나타내고 있다.
표 1에서와 같이, 본 출원의 실시예 1에 따른 액정 소자는 통상 투과 모드가 바람직하게 구현됨을 확인할 수 있고, 비교예 1에 따른 액정 소자는 통상 차단 모드가 구현됨을 확인할 수 있다.
또한, 표 2 및 도 3에서와 같이, 본 출원의 실시예 1에 따른 액정 소자는 20V로 60시간 구동하기 전, 후에 헤이즈 값이 변화가 미세한 반면(1.25%) 광 배향막이 액정층에 직접 접하고 있는 비교예 1의 경우, 헤이즈 값의 변화(44.78%)가 매우 심한 것으로 확인되었다.
실시예 1 비교예 1
구동 전(0V) 반사율(%) 32.38 8.85
구동 후(10V) 반사율(%) 8.78 32.69
반사율 차이(%) 23.60 23.84
실시예 1 비교예 1
구동 전(0V) 헤이즈(%) 9.35 9.09
구동 후(20V, 60hr) 헤이즈(%) 10.60 53.87
헤이즈 차이(%) 1.25 44.78
100 : 액정층
200 : 호스트-게스트형 편광층
300 : 광학 이방성층
400 : 배향막
500a,b : 전극층
600 : 기재층

Claims (19)

  1. 호스트-게스트형 편광층;
    광학 이방성층; 및
    상기 호스트-게스트형 편광층과 광학 이방성층 사이에 존재하고, 외부 작용이 없는 상태에서 상기 호스트-게스트형 편광층 및 광학 이방성층에 의해 배향된 액정 화합물을 포함하는 액정층을 가지며,
    상기 액정층은, 상기 호스트-게스트형 편광층과 가장 인접한 액정 화합물의 광축과 상기 편광층의 흡수축이 평행하고, 상기 광학 이방성층과 가장 인접한 액정 화합물의 광축과 상기 광학 이방성층의 광축이 평행한 상태에서 트위스트 배향되어 있는 액정 소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    호스트-게스트형 편광층은 배향된 액정 화합물 및 상기 액정 화합물의 배향에 따라 배향된 이색성 염료를 포함하는 액정 소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    호스트-게스트형 편광층은 액정 화합물 100 중량부 대비 0.3 내지 3 중량부의 이색성 염료를 포함하는 액정 소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    호스트-게스트형 편광층은 하기 식 4로 표시되는 편광 효율(%)이 70 내지 99.5 %의 범위 내에 있는 액정 소자:
    [식 4]
    Figure 112015042363693-pat00003

    상기 식 4에서, T||은 최대 흡수 파장에서 호스트-게스트형 편광층의 평형 투과도를 의미하고, T┴은 호스트-게스트형 편광층의 수직 투과도를 의미 한다.
  5. 제 1항에 있어서,
    광학 이방성층은 반응성 메조겐의 중합 단위를 포함하는 액정 소자.
  6. 제 1항에 있어서,
    광학 이방성층은 1/4파장판인 액정 소자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    호스트-게스트형 편광층과 액정층의 사이 및 광학 이방성층과 액정층의 사이에 배향막이 존재하지 않는 액정 소자.
  8. 제 1항에 있어서,
    호스트-게스트형 편광층의 액정층측 면과는 반대측 면 및 광학 이방성층의 액정층측 면과는 반대측 면에 위치하는 배향막을 더 포함하는 액정 소자.
  9. 제 8항에 있어서,
    배향막은 광 배향막인 액정 소자.
  10. 제 1항에 있어서,
    호스트-게스트형 편광층의 흡수축과 광학 이방성층의 광축이 이루는 각도는 40 °내지 50°의 범위 내에 있는 액정 소자.
  11. 제 1항에 있어서,
    액정층의 액정 화합물은, 외부 작용이 없는 상태에서 트위스트 네마틱 배향되어 있는 액정 소자.
  12. 제 11항에 있어서,
    트위스트 네마틱 배향된 액정 화합물의 트위스트 각이 40°내지 50°의 범위 내에 있는 액정 소자.
  13. 삭제
  14. 제 1항에 있어서,
    액정층은 1㎛ 내지 50㎛의 두께 범위를 가지는 액정 소자.
  15. 제 1항에 있어서, 액정층에 액정 화합물의 배향을 변경할 수 있도록 형성된 전극을 추가로 포함하는 액정 소자.
  16. 제 1 항에 있어서,
    광학 이방성층이 액정층과 접하는 면의 반대측에 위치하는 반사판을 더 포함하는 액정 소자.
  17. 제 1항에 있어서, 액정층에 액정 화합물의 배향을 변경할 수 있도록 액정층의 양측에 형성되어 있는 2개의 전극을 더 포함하고, 상기 2개의 전극 중 어느 하나는 투명 전극이고, 다른 하나는 반사 전극인 액정 소자.
  18. 제 1항의 액정 소자를 포함하는 통상 투과 모드의 반사형 액정 디스플레이.
  19. 제 1항의 액정 소자를 포함하는 미러.
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