KR101999967B1 - 액정 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 출원은, 액정 조성물, 액정 소자 및 액정 소자의 용도에 대한 것이다. 예시적인 액정 소자는, 헤이즈 모드와 비헤이즈 모드의 사이를 스위칭할 수 있고, 낮은 전압으로 구동이 가능하며 액정층의 접착력 및 유연성이 우수하다. 이러한 액정 소자는 스마트 윈도우, 윈도우 보호막, 플렉서블 디스플레이 소자, 3D 영상 표시용 액티브 리타더(active retarder) 또는 시야각 조절 필름 등과 같은 다양한 광변조 장치에 적용될 수 있다.

Description

액정 조성물 {Liquid Crystal Composition}
본 출원은, 액정 조성물, 액정 소자 및 액정 소자의 용도에 관한 것이다.
LCD(Liquid Crystal Display)는, 액정 화합물을 배향시키고, 전압의 인가를 통해 배향을 스위칭시켜서 화상을 구현한다. LCD의 제조 공정은 고비용의 공정이고, 대형의 생산 라인 및 설비가 필요하다.
폴리머 내에 액정화합물을 분산시켜서 구현되는 소위 PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal, 본 명세서에서 용어 PDLC는 소위 PNLC(Polymer Network Liquid Crystal)나 PSLC(Polymer Stabilized Liquid Crystal) 등을 포함하는 상위 개념이다.)가 알려져 있다. PDLC는, LCD보다 간단한 공정으로 제조할 수 있다.
특허문헌 1 등에 기재된 바와 같이 PDLC 내에서 통상 액정 화합물은 배향되어 있지 않은 상태로 존재한다. 따라서 PDLC는 전압이 인가되지 않은 상태에서는 뿌연 불투명 상태이고, 이러한 상태는 소위 산란 모드로 호칭된다. PDLC에 전압이 인가되면, 액정 화합물이 그에 따라 정렬되어 투명한 상태가 되는데, 이를 이용하여 투과 모드와 산란 모드의 스위칭이 가능하다.
한국공개특허 제1993-0013794호
본 출원은, 액정 조성물, 액정 소자 및 액정 소자의 용도를 제공한다.
예시적인 액정 조성물을 고분자 전구 물질 및 액정 화합물을 포함할 수 있다. 본 출원에서 용어 「고분자 전구 물질」은 중합 또는 경화에 의하여 고분자 네트워크를 형성할 수 있도록 형성된 전구 물질을 의미할 수 있다. 고분자 전구 물질은 중합성 화합물을 포함할 수 있다. 중합성 화합물은 예를 들어 라디칼 중합성 화합물일 수 있다. 본 출원에서 용어 「라디칼 중합성 화합물」은 라디칼 중합성 관능기를 적어도 하나 이상 가지는 화합물을 의미할 수 있다. 고분자 전구 물질은 또한, 사슬 이동제(Chain-Transfer Agent)를 포함할 수 있다. 본 출원에서 용어 「사슬 이동제」는 중합체 사슬의 길이를 조절할 수 있는 기능을 가지는 물질을 의미할 수 있다. 액정 화합물은 예를 들어 비 라디칼 중합성의 액정 화합물일 수 있다. 본 출원에서 용어 「비 라디칼 중합성의 액정 화합물」은 라디칼 중합성 관능기를 가지지 않는 액정 화합물을 의미할 수 있다.
예시적인 액정 조성물은 헤이즈 모드와 비헤이즈 모드의 사이를 스위칭하는 액정 소자의 제조에 사용될 수 있다. 예를 들어, 액정 조성물은 활성 에너지선 조사 등에 의하여 경화된 상태로 액정 소자의 제조에 사용될 수 있다. 예시적인 액정 조성물은 경화 시에 고분자 전구 물질이 활성 에너지선의 노광면으로 쏠리는 현상을 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 출원의 액정 조성물은, 상기 액정 조성물의 경화 생성물인 액정층의 접착력 및 유연성이 우수하고, 낮은 구동 전압으로도 구동 가능한 액정 소자를 제조할 수 있다.
사슬 이동제로는 티올 화합물을 사용할 수 있다. 본 명세서에서 「티올 화합물」은 티올기(-SH)를 가지는 화합물을 의미할 수 있다. 티올 화합물로는 예를 들어 2차 이상의 티올기, 즉, 2차 또는 3차 티올기를 가지는 티올 화합물을 사용할 수 있다. 본 명세서에서 「n차 티올기」는 티올기와 결합하고 있는 탄소 원자에 결합되는 있는 수소 중에서 n개의 수소가 치환된 구조의 티올기를 의미한다. 예를 들어, 2차 티올기는 티올기와 결합하고 있는 탄소 원자에 결합되어 있는 2개의 수소가 치환된 티올기를 의미하며, 3차 티올기는 티올기와 결합하고 있는 3개의 수소가 치환된 티올기를 의미한다. 상기에서 수소를 치환하는 치환기는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 알킬기, 알콕시기, 아릴기, 알킬렌기, 알킬리덴기, 알케닐렌기, 알키닐렌기, 아릴렌기 또는 중합성 관능기일 수 있고, 상기 치환기는 다시 염소, 브롬 또는 요오드 등과 같은 할로겐 원자, 알킬기, 알콕시기, 알케닐기, 에폭시기, 옥소기, 옥세타닐기, 시아노기, 카복실기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기 또는 아릴기 등에 의하여 치환된 구조를 가질 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 의하면, 2차 이상의 티올기는 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112015028040442-pat00001
화학식 1에서 A는 알킬렌기이고, R1은 -SH이며, R2는 수소 또는 알킬기이고,
Figure 112015028040442-pat00002
는 연결 부위를 의미할 수 있다. 화학식 1에서 A는 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 15, 탄소수 1 내지 10, 탄소수 1 내지 6 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기일 수 있고, 본 출원의 일 실시예로서 탄소수 1의 알킬렌기를 사용할 수 있다. 또한, 화학식 1에서 R2가 알킬기인 경우 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 15, 탄소수 1 내지 10, 탄소수 1 내지 6 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기일 수 있고, 본 출원의 일 실시예로서, R2가 수소인 티올기를 사용할 수 있다.
사슬 이동제로는 2차 이상 티올기를 2개 이상 가지는 다관능성 티올 화합물을 사용할 수 있다. 다관능성 티올 화합물로는 예를 들어, 2차 이상의 티올기를 2개 내지 10개, 2개 내지 9개, 2개 내지 8개 2개 내지 7개, 2개 내지 6개, 2개 내지 5개, 2개 내지 4개 또는 2개 내지 3개 가지는 화합물을 사용할 수 있다. 다관능성 티올 화합물을 사용하는 경우 고분자 전구 물질로부터 형성되는 중합체의 사슬 간의 결합 및 사슬 길이의 연장을 가능하게 하여 고분자 전구 물질이 활성 에너지선의 노광면으로 쏠리는 현상을 효과적으로 감소할 수 있을 뿐만 아니라, 티올 화합물이 기본적으로 가지고 있는 문제점인 냄새가 일반적인 티올 화합물, 예를 들어 티올기를 하나 가지는 티올 화합물 대비 현저하게 저감되는 효과가 있다.
본 출원의 일 실시예에 의하면, 사슬 이동제로 예를 들어 하기 화학식 2 또는 3으로 표시되는 티올 화합물을 사용할 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112015028040442-pat00003
[화학식 3]
Figure 112015028040442-pat00004
화학식 2 또는 3에서, m은 2 이상의 정수, 보다 구체적으로 2 내지 4의 정수일 수 있고, X는 m가의 지방족 탄화 수소, m가의 지환족 탄화 수소 또는 m가의 방향족 탄화 수소이며, n은 2이상의 정수, 보다 구체적으로 3일 수 있고, Y는 질소(N)이며, B는 알킬렌기이고, D는 하기 화학식 1로 표시되는 2차 이상의 티올기이다.
[화학식 1]
Figure 112015028040442-pat00005
화학식 1에서, A는 알킬렌기이고, R1은 -SH이며, R2는 수소 또는 알킬기이고,
Figure 112015028040442-pat00006
는 화학식 2 또는 화학식 3의 B와의 연결 부위를 의미한다. 또한, 화학식 1에서, A는 탄소 수 1 내지 20, 1 내지 10, 1 내지 5의 알킬렌기일 수 있고, 본 출원의 일 실시예로서 탄소수 1의 알킬렌기를 사용할 수 있다. 또한, 화학식 1에서 R2가 알킬기인 경우 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 15, 탄소수 1 내지 10, 탄소수 1 내지 6 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기일 수 있고, 본 출원의 일 실시예로서, R2가 수소인 티올기를 사용할 수 있다.
화학식 2에서, m가의 지방족 탄화 수소는 예를 들어, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 2 내지 16, 탄소수 2 내지 12, 탄소수 2 내지 8 또는 탄소수 2 내지 6의 탄화 수소, 예를 들면, 직쇄 또는 분지쇄의 알칸으로부터 유도된 m가의 지방족 탄화 수소일 수 있다. 또한, 화학식 2에서 m가의 지환족 탄화 수소는 예를 들어, 탄소수 3 내지 20, 탄소수 3 내지 16, 탄소수 3 내지 12, 탄소수 3 내지 8 또는 탄소수 3 내지 6의 싸이클로 알칸으로부터 유도된 m가의 지환족 탄화 수소일 수 있다. 또한, 화학식 2에서 m가의 방향족 탄화수소는 예를 들어, 탄소수 6 내지 18, 탄소수 6 내지 14, 탄소수 6 내지 10, 탄소수 6의 방향족 탄화수소로부터 유도된 m가의 방향족 탄화수소일 수 있다. 또한, 화학식 2 또는 3에서 B는 각각 독립적으로 탄소 수 1 내지 20, 1 내지 10, 1 내지 5의 알킬렌기일 수 있고, 본 출원의 일 실시예로서 탄소수 1의 알킬렌기를 사용할 수 있다.
사슬 이동제로의 구체적인 예로, 하기 화학식 A 내지 C로 표시되는 티올 화합물을 예시할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
[화학식 A]
Figure 112015028040442-pat00007
[화학식 B]
Figure 112015028040442-pat00008
[화학식 C]
Figure 112015028040442-pat00009
액정 조성물 내의 사슬 이동제의 비율은 목적하는 물성을 손상시키지 않는 범위 내에서 적절히 조절될 수 있다. 사슬 이동제는 예를 들어, 고분자 전구물질 100 중량부 대비 1 중량부 내지 10 중량부의 비율로 액정 조성물 내에 포함될 수 있다. 보다 구체적으로, 사슬 이동제는 고분자 전구 물질 100 중량부 대비 1 중량부 이상, 1.5 중량부 이상, 2 중량부 이상, 2.5 중량부 이상, 3 중량부 이상, 3.5 중량부 이상, 4.0 중량부 이상 또는 5.0 중량부 이상의 비율로 포함될 수 있고, 고분자 전구 물질 100 중량부 대비 10 중량부 이하, 9.5 중량부 이하, 9 중량부 이하, 8.5 중량부 이하, 8.0 중량부 이하, 7.5 중량부 이하, 7.0 중량부 이하, 6.5 중량부 이하, 6.0 중량부 이하 또는 5.5 중량부 이하의 비율로 포함될 수 있다. 사슬 이동제의 비율이 상기 범위로 조절되는 경우 액정층의 접착력 및 유연성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 낮은 구동 전압으로도 구동이 가능한 액정 소자를 구현할 수 있다.
라디칼 중합성 화합물은 소위 PDLC 소자의 고분자 네트워크를 형성할 수 있는 것으로 알려진 하나 이상의 라디칼 중합성 관능기를 가지는 화합물을 사용할 수 있다. 라디칼 중합성 화합물은 예를 들어 일 관능성 아크릴레이트를 포함할 수 있다. 본 출원에서 일 관능성 아크?레이트는 아크릴로일기 또는 메타크릴로일기를 하나 가지는 화합물을 의미할 수 있다. 일관능성 아크릴레이트로는, 예를 들면, 하기 화학식 4로 표시되는 화합물을 사용할 수 있다.
[화학식 4]
Figure 112015028040442-pat00010
화학식 4에서 R은 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고, X는 탄소수 1 내지 20의 알킬기이다. 화학식 4에서 R에 존재할 수 있는 알킬기의 예로는 메틸기 또는 에틸기를 들 수 있다. 화학식 4에서 X의 알킬기는, 예를 들면, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 4 내지 12, 탄소수 6 내지 12의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기일 수 있다.
라디칼 중합성 화합물은 상기 일 관능 아크릴레이트에 추가로 2 관능성 아크릴레이트를 더 포함할 수 있다. 본 출원에서 2 관능성 아크릴레이트는 아크릴로일기 또는 메타크릴로일기를 2개 가지는 화합물을 의미할 수 있다. 2 관능성 아크릴레이트로는, 예를 들어, 하기 화학식 5로 표시되는 화합물을 사용할 수 있다.
[화학식 5]
Figure 112015028040442-pat00011
화학식 5에서 R은 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고, X는 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기 또는 알킬리덴기이다. 화학식 5에서 R은, 예를 들면, 수소 또는 메틸기일 수 있다. 화학식 5에서 X의 알킬렌기 또는 알킬리덴기는, 예를 들면, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 10, 탄소수 1 내지 8, 탄소수 2 내지 8 또는 탄소수 4 내지 8의 알킬렌기 또는 알킬리덴기일 수 있다. 상기는, 예를 들면, 직쇄, 분지쇄 또는 고리형일 수 있다.
액정 조성물 내에서 상기 2 관능성 아크릴레이트의 비율은 목적하는 물성을 손상시키지 않는 범위 내에서 적절히 조절될 수 있다. 2 관능성 아크릴레이트는 예를 들어 일 관능성 아크릴레이트 100 중량부 대비 0 중량부 초과 내지 50 중량부 이하의 비율로 액정 조성물 내에 포함될 수 있다. 보다 구체적으로, 2 관능성 아크릴레이트는 일 관능성 아크릴레이트 100 중량부 대비 1 중량부 이상, 2.5 중량부 이상, 5 중량부 이상, 7.5 중량부 이상, 10 중량부 이상, 12.5 중량부 이상, 15 중량부 이상, 17.5 중량부 이상, 20 중량부 이상 또는 22.5 중량부 이상의 비율로 포함될 수 있고, 일 관능성 아크릴레이트 100 중량부 대비 50 중량부 이하, 47.5 중량부 이하, 45 중량부 이하, 42.5 중량부 이하, 40 중량부 이하, 37.5 중량부 이하, 35 중량부 이하, 32.5 중량부 이하, 30 중량부 이하, 27.5 중량부 이하 또는 25 중량부 이하의 비율로 포함될 수 있다.
라디칼 중합성 화합물은 상기 일 관능성 아크릴레이트에 추가로, 3 관능성 이상의 다관능성 아크릴레이트를 더 포함할 수 있다. 본 출원에서 3 관능성 이상의 다관능성 아크릴레이트는 아크릴로일기 또는 메타크릴로일기를 3개 이상 가지는 화합물을 의미할 수 있다. 3 관능성 이상의 다관능성 아크릴레이트로는, 예를 들어, 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물을 사용할 수 있다.
[화학식 6]
Figure 112015028040442-pat00012
화학식 6에서 n은 3 이상의 수이고, m은 0 내지 5의 수이며, R은 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고, X는 (m+n)가의 라디칼이며, Y는 수소 또는 알킬기이다. 화학식 6에서 R 또는 Y에 존재할 수 있는 알킬기의 예로는 메틸기 또는 에틸기를 들 수 있다. 화학식 6에서 n은, 3 이상, 3 내지 8, 3 내지 7, 3 내지 6, 3 내지 5 또는 3 내지 4의 범위 내의 어느 하나의 수일 수 있다. 또한, 화학식 6에서 m은 0 내지 5, 0 내지 4, 0 내지 3, 0 내지 2 또는 0 내지 1의 범위 내의 어느 하나의 수일 수 있다. 화학식 6에서 X는 (m+n)가의 라디칼이고, 예를 들면, 예들 들면, 탄소수 2 내지 20, 탄소수 2 내지 16, 탄소수 2 내지 12, 탄소수 2 내지 8 또는 탄소수 2 내지 6의 하이드로카본, 예를 들면, 직쇄 또는 분지쇄의 알칸으로부터 유도된 (m+n)가 라디칼일 수 있다.
액정 조성물 내에서 상기 3 관능성 이상의 다관능성 아크릴레이트 의 비율은 목적하는 물성을 손상시키지 않는 범위 내에서 적절히 조절될 수 있다. 3 관능성 이상의 다관능성 아크릴레이트는 예를 들어 일 관능성 아크릴레이트 100 중량부 대비 0 중량부 초과 내지 30 중량부 이하의 비율로 포함될 수 있다. 보다 구체적으로 3 관능성 이상의 다관능성 아크릴레이트는 일 관능성 아크릴레이트 100 중량부 대비, 0 중량부 초과, 1 중량부 이상 1 중량부 이상, 2.5 중량부 이상, 5 중량부 이상, 7.5 중량부 이상, 10 중량부 이상, 12.5 중량부 이상의 비율로 포함될 수 있고, 일 관능성 아크릴레이트 100 중량부 대비, 30 중량부 이하 30 중량부 이하, 27.5 중량부 이하, 25 중량부 이하, 22.5 중량부 이하, 20 중량부 이하, 17.5 중량부 이하, 15 중량부 이하 또는 12.5 중량부 이하의 비율로 포함될 수 있다.
라디칼 중합성 화합물은 상기 일 관능성 아크릴레이트에 추가로, 다관능성 올리고머를 더 포함할 수 있다. 다관능성 올리고머로는 예를 들어 아크릴로일기 또는 메타크릴로일기를 2개 이상 가지는 올리고머(이하, 아크릴레이트 다관능성 올리고머로 호칭될 수 있다.)를 사용할 수 있다. 아크릴레이트 다관능성 올리고머로는 경화성 등을 고려하여 2개의 아크릴로일기 또는 메타크로일기를 가지는 화합물을 사용할 수 있다. 아크릴레이트 다관능성 올리고머로는 예를 들어 우레탄 아크릴레이트 다관능 올리고머를 사용할 수 있다. 우레탄 아크릴레이트 다관능성 올리고머로는, 예를 들어, 하기 화학식 7로 표시되는 화합물을 사용할 수 있다.
[화학식 7]
Figure 112015028040442-pat00013
상기 화학식 7에서 R1은 수소 또는 메틸기이고, R2는 탄소수 2 내지 12의 지방족 알킬기이며, R3는 톨루엔, 디페닐메탄, 헥사메틸렌, 이소포론, 테트라메틸자일렌, 디사이클로헥실메탄, 나프탈렌 또는 페닐렌이고, X는 -(CH2CH2O)m-CH2CH2 -또는 -(CH2CH(CH3)O)m-CH2CH(CH3)-이며, m1 및 m2는, 각각 1 이상의 정수이며, n은 1 내지 20 범위 내의 정수이다.
다관능성 올리고머의 중량평균분자량은, 목적하는 물성을 손상시키지 않는 범위 내에서 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 올리고머는, 1,500 이상, 1,600 이상, 1,700 이상, 1,800이상, 1,900 이상, 2,000 이상, 2,100 이상, 2,200 이상, 2,300 이상, 2,400 이상 또는 2,500 이상일 수 있고, 상한은 7,000 이하, 6,800 이하, 6,600 이하, 6,400 이하, 6,200 이하, 6,000 이하, 5,800 이하, 5,600 이하, 5,400 이하, 5,200 이하 또는 5,000 이하의 중량평균분자량을 가질 수 있다.
액정 조성물 내의 다관능성 올리고머의 비율은 목적하는 물성을 손상시키지 않는 범위 내에서 적절히 조절될 수 있다. 다관능성 올리고머는 예를 들어 일 관능성 아크릴레이트 100 중량부 대비 0 중량부 초과 내지 30 중량부 이하의 비율로 포함될 수 있다. 보다 구체적으로, 다관능성 올리고머는, 일 관능성 아크릴레이트 100 중량부 대비, 0 중량부 초과, 1 중량부 이상 1 중량부 이상, 2.5 중량부 이상, 5 중량부 이상, 7.5 중량부 이상, 10 중량부 이상, 12.5 중량부 이상의 비율로 포함될 수 있고, 일 관능성 아크릴레이트 100 중량부 대비, 30 중량부 이하 30 중량부 이하, 27.5 중량부 이하, 25 중량부 이하, 22.5 중량부 이하, 20 중량부 이하, 17.5 중량부 이하, 15 중량부 이하 또는 12.5 중량부 이하의 비율로 포함될 수 있다.
본 출원에서 액정 조성물은 전술한 바와 같이 액정 화합물을 포함할 수 있다. 액정 화합물은, 예를 들어, 고분자 네트워크와는 결합되어 있지 않으며 외부에서 전압이 인가될 경우에 그에 따라서 배향이 변경될 수 있다. 이러한 측면에서, 액정 화합물로는 라디칼 중합성기를 가지지 않는 비 라디칼 중합성의 액정 화합물을 사용할 수 있다.
액정 화합물로는, 고분자 네트워크 내에서 배향이 스위칭될 수 있는 상태로 존재할 수 있고, 그 배향의 스위칭에 의해 액정 소자의 광변조 특성을 조절할 수 있는 액정 화합물을 사용할 수 있다. 액정 화합물로는, 또한, 그 배향이 소정 방향으로 규칙적으로 정렬되어 있지 않고 랜덤하게 배치된 경우에 고분자 네트워크와의 작용을 통해 광의 산란을 유도할 수 있고, 그 배향이 소정 방향으로 규칙적으로 정렬된 경우에는 그 배향 방향에 따라 투과 모드 또는 적절한 위상차를 나타내는 모드로 작용할 수 있는 액정 화합물을 사용할 수 있다. 액정 화합물의 구체적인 예로, 스멕틱(smectic) 액정 화합물, 네마틱(nematic) 액정 화합물 또는 콜레스테릭(cholesteric) 액정 화합물 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
액정 화합물은 유전율 이방성은, 목적하는 물성을 손상시키지 않는 범위 내에서 적절히 선택될 수 있다. 본 출원에서 유전율 이방성은 이상 유전율(εe, extraordinary dielectric anisotropy, 장축 방향의 유전율)과 정상 유전율(εo, ordinary dielectric anisotropy, 단축 방향의 유전율)의 차이를 의미할 수 있다. 액정 화합물은, 예를 들어, 4 이상, 6 이상, 8 이상 또는 10 이상의 유전율 이방성을 가질 수 있다. 액정 화합물의 유전율 이방성이 상기 범위 내인 경우, 예를 들어, 구동 전압 특성이 우수한 소자를 제공할 수 있다. 또한, 유전율 이방성은 그 수치가 높을수록 소자가 적절한 특성을 나타낼 수 있는 것으로, 그 상한은 특별히 제한되지 않는다. 이러한 액정 화합물의 이상 유전율은, 구체적으로, 약 6 내지 50 범위 내일 수 있고, 정상 유전율은, 구체적으로, 약 2.5 내지 7 범위 내일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
액정 조성물 내에서 고분자 전구 물질과 액정 화합물의 중량 비율을 목적 물성을 손상시키지 않는 범위 내에서 적절히 조절될 수 있다. 액정 조성물은, 예를 들어 고분자 전구 물질 30 내지 50 중량부 및 액정 화합물 50 내지 70 중량부를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 액정 조성물은 고분자 전구 물질 30 중량부 및 액정 화합물 70 중량부를 포함하거나, 고분자 전구 물질 35 중량부 및 액정 화합물 65 중량부를 포함하거나, 고분자 전구 물질 40 중량부 및 액정 화합물 60 중량부를 포함하거나, 고분자 전구 물질 45 중량부 및 액정 화합물 55 중량부를 포함하거나, 고분자 전구 물질 50 중량부 및 액정 화합물 50 중량부를 포함할 수 있다. 이러한 중량 비율의 범위 내에서 목적 물성, 예를 들면, 고분자 네트워크의 배향성이 적절하게 유지될 수 있다.
액정 조성물은 또한, 개시제를 추가로 포함할 수 있다. 개시제로는 광 개시제를 사용할 수 있다. 광 개시제로는 예를 들어, 옥심에스테르계, 벤조페논계, α-아미노케논계, 아크릴포스핀옥사이드계 등의 개시제를 사용할 수 있다.
광 개시제의 액정 조성물 내의 비율은 목적하는 물성을 손상시키지 않는 범위 내에서 적절히 조절될 수 있다. 광 개시제는 예를 들어 고분자 전구 물질 100 중량부 0.5 중량부 내지 10 중량부 비율로 포함될 수 있다. 보다 구체적으로, 광 개시제는 고분자 전구 물질 100 중량부 대비 0.5 중량부 이상, 1 중량부 이상, 1.5 중량부 이상, 2.0 중량부 이상, 2.5 중량부 이상, 3,0 중량부 이상, 3.5 중량부 이상, 4.0 중량부 이상 또는 4.5 중량부 이상의 비율로 포함될 수 있다. 광 개시제의 고분자 전구 물질 100 중량부 대비 비율의 상한은, 예를 들면, 10 중량부 이하, 9.5 중량부 이하, 9.0 중량부 이하, 8.5 중량부 이하, 8.0 중량부 이하, 7.5 중량부 이하, 7.0 중량부 이하, 6.5 중량부 이하, 6.0 중량부 이하, 5.5 중량부 이하 또는 5.0 중량부 이하일 수 있다. 광 개시제가 상기 비율로 포함되는 경우, 예를 들면, 경화성 물질의 경화를 효과적으로 개시하여 고분자 네트워크를 형성할 수 있다.
본 출원에서 액정 조성물은 또한 이방성 염료를 추가로 포함할 수 있다. 본 출원에서 염료는, 가시광 영역, 예를 들면, 400 nm 내지 700 nm 파장 범위 내에서 적어도 일부 또는 전체 범위 내의 광을 집중적으로 흡수 및/또는 변형시킬 수 있는 물질을 의미할 수 있고, 이방성 염료는 상기 가시광 영역의 적어도 일부 또는 전체 범위에서 광의 이방성 흡수가 가능한 물질을 의미할 수 있다. 이방성 염료로는, 예를 들면, 액정 화합물의 배향에 따라 배향될 수 있는 특성을 가지는 것으로 알려진 공지의 염료를 선택하여 사용할 수 있다. 이방성 염료는, 예를 들면, 흑색 염료(Black dye)일 수 있다. 이러한 염료로는, 예를 들면, 아조계 염료, 안트라퀴논 염료 등이 공지되어 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 가변 특성의 측면에서 아조계 염료를 선택하여 사용할 수 있다.
이방성 염료는, 이색비(dichroic ratio), 즉 이방성 염료의 장축 방향에 평행한 편광의 흡수를 상기 장축 방향에 수직하는 방향에 평행한 편광의 흡수로 나눈 값이 5 이상, 6 이상 또는 7 이상인 염료를 사용할 수 있다. 상기 염료는 가시광 영역의 파장 범위 내, 예를 들면, 약 380 nm 내지 700 nm 또는 약 400 nm 내지 700 nm의 파장 범위 내에서 적어도 일부의 파장 또는 어느 한 파장에서 상기 이색비를 만족할 수 있다. 상기 이색비의 상한은, 예를 들면 20 이하, 18 이하, 16 이하 또는 14 이하 정도일 수 있다.
이방성 염료의 액정 조성물 내의 비율은 목적하는 물성, 예를 들면, 투과도 가변 특성 조절 등을 손상시키지 않는다면 이방성 염료의 흡광 계수 등을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 이방성 염료는, 예를 들어, 액정 조성물 100 중량부 대비 0.1 중량부 이상, 0.2 중량부 이상, 0.4 중량부 이상, 0.6 중량부 이상, 0.8 중량부 이상, 1.0 중량부 이상, 1.2 중량부 이상, 1.4 중량부 이상, 1.6 중량부 이상, 1.8 중량부 이상, 2.0 중량부 이상, 2.2 중량부 이상 또는 2.4 중량부 이상의 비율로 포함될 수 있다. 이방성 염료의 액정 조성물 내의 비율의 상한은, 예를 들어, 5 중량부 이하, 4.8 중량부 이하, 4.6 중량부 이하, 4.4 중량부 이하, 4.2 중량부 이하, 4.0 중량부 이하, 3.8 중량부 이하, 3.6 중량부 이하, 3.4 중량부 이하, 3.2 중량부 이하, 3.0 중량부 이하, 2.8 중량부 이하 또는 2.6 중량부 이하로 포함될 수 있다. 이방성 염료의 액정 조성물 내의 비율이 상기 범위를 만족하는 경우, 예를 들면, 액정 소자의 투과도 가변 특성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 액정 조성물에 이방성 염료를 적절한 비율로 포함시키는 경우 액정 소자의 투과도 가변 특성을 향상시킬 수 있으나, 이방성 염료에 의한 활성 에너지선의 투과도 저하로 인하여, 이방성 염료를 사용하지 않을 경우 대비, 활성 에너지선의 노광 면으로 고분자 전구 물질이 쏠리는 경향이 더 높아지는 단점이 있을 수 있다. 본 출원의 액정 조성물은 고분자 전구 물질이 노광 면으로 쏠리는 현상을 감소시킬 수 있으므로, 이방성 염료의 사용으로 인한 상기 단점을 보완하는 데 효과적이다.
액정 조성물은, 상기 언급한 화합물에 추가로 필요한 경우에 용매, 염기성 물질, 네트워크를 형성할 수 있는 기타 반응성 화합물, 액정 화합물 또는 계면 활성제 등의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 고분자 네트워크 또는 그 전구 물질은 액정성 화합물, 예를 들면, 반응성 액정 화합물을 포함할 수 있다. 이러한 경우에도 상기 액정성 화합물의 비율은 소량으로 조절되는 것이 적절하다.
본 출원은 또한, 액정 소자(liquid crystal device)에 관한 것이다. 액정 소자는, 액정층을 포함할 수 있다. 상기 액정층은, 예를 들어, 전술한 액정 조성물의 경화 생성물일 수 있다. 상기 액정층 내에서는, 예를 들어, 고분자 전구 물질이 고분자 네트워크를 형성하고 있고, 액정 화합물, 예를 들어 비 라디칼 중합성의 액정 화합물은 상기 네트워크 내에 분산된 상태로 존재할 수 있다. 상기 액정 화합물은, 예를 들어, 액정 영역을 형성하면서 고분자 네트워크와 상분리된 상태로 존재할 수 있다. 도 1은 고분자 네트워크(1011) 및 액정 영역(1012)을 포함하는 액정층(101)을 가지는 액정 소자를 예시적으로 나타낸다. 도 1에서 액정 영역(1012) 내의 화살표는 액정 화합물이다. 액정 소자에서 상기 고분자 전구 물질, 고분자 네트워크 및 액정 화합물에 대한 내용은 상기 액정 조성물의 항목에서 전술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
액정층은, 전술한 액정 조성물을 포함하는 층, 예를 들면, 상기 조성물을 코팅하여 형성된 층을 경화 또는 중합시켜 고분자 네트워크 및 상기 고분자 네트워크 내에 상 분리되어 분산되어 있고 액정 화합물을 포함하는 액정 영역을 가지도록 형성될 수 있다. 상기에서 경화 또는 중합은, 경화 또는 중합을 유도할 수 있는 적절한 에너지, 예를 들면 라디칼 중합을 유도할 수 잇는 광을 조사하여 수행할 수 있다.
경화 또는 중합을 위한 에너지의 인가, 예를 들면, 광의 조사의 조건은, 경화성 물질이 경화되어 고분자 네트워크가 형성되고, 액정 화합물 및 이방성 염료가 상분리되어 액정 영역을 형성할 수 있도록 수행되는 한 특별히 제한되지 않는다. 필요한 경우에 고분자 네트워크의 형성 등을 보다 촉진하기 위하여 상기 광의 조사 공정의 전 또는 후, 또는 그와 동시에 적절한 열의 인가 또는 노광 공정을 수행할 수 있다.
액정층의 두께는 목적 물성, 예를 들면 투과도 가변 특성 등을 손상시키지 않는 범위 내에서 적절히 선택될 수 있고, 예를 들면, 1㎛ 내지 10㎛ 정도의 범위 내에 있을 수 있다.
액정층 내의 액정 화합물은 정렬된 상태 또는 정렬되지 않은 상태로 고분자 네트워크 내에 분산되어 존재할 수 있다. 액정 화합물은, 예를 들어, 초기 상태에서 정렬되지 않은 상태로 존재할 수 있고, 외부 작용이 존재하는 상태에서는 정렬된 상태로 존재할 수 있다. 본 명세서에서 용어「초기 상태」는, 외부 에너지, 예를 들어 외부 전압과 같이 액정 화합물의 배향에 영향을 미칠 수 있는 외부 작용 존재하지 않는 상태를 의미할 수 있다. 액정 화합물의 초기 상태는 외부 작용에 의해 변환될 수도 있고, 외부 작용이 사라지면 다시 초기 상태로 복귀할 수 있다.
액정 소자는 액정 화합물의 초기 정렬 상태를 조절하고 전압과 같은 외부 작용의 인가 등을 통해 다양한 모드 사이를 스위칭할 수 있다. 예를 들어, 액정 소자는, 헤이즈 모드와 비헤이즈 모드의 사이를 스위칭할 수 있다. 본 출원에서 헤이즈 모드는 액정 소자가 예정된 일정 수준 이상의 헤이즈를 나타내는 모드를 의미하고, 비헤이즈 모드는 광의 투과가 가능한 상태 또는 예정된 일정 수준 이하의 헤이즈를 나타내는 모드를 의미할 수 있다.
예를 들어, 비헤이즈 모드에서 액정 소자의 헤이즈는 10% 이하, 8% 이하, 6% 이하 또는 5% 이하일 수 있다. 예를 들어, 헤이즈 모드에서는 액정 소자는, 헤이즈가 10% 초과, 15% 이상, 20% 이상, 25% 이상, 30% 이상, 35% 이상, 40% 이상, 45% 이상, 50% 이상, 55% 이상, 60% 이상, 65% 이상, 70% 이상, 75% 이상, 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상 또는 95% 이상일 수 있다. 상기 헤이즈는, 측정 대상을 투과하는 전체 투과광의 투과율에 대한 확산광의 투과율의 백분율일 수 있다. 상기 헤이즈는, 헤이즈미터(hazemeter, NDH-5000SP)를 사용하여 평가할 수 있다. 헤이즈는 상기 헤이즈미터를 사용하여 다음의 방식으로 평가할 수 있다. 즉, 광을 측정 대상을 투과시켜 적분구 내로 입사시킨다. 이 과정에서 광은 측정 대상에 의하여 확산광(DT)과 평행광(PT)으로 분리되는데, 이 광들은 적분구 내에서 반사되어 수광 소자에 집광되고, 집광되는 광을 통해 상기 헤이즈의 측정이 가능하다. 즉, 상기 과정에 의한 전 투과광(TT)는 상기 확산광(DT)과 평행광(PT)의 총합(DT+PT)이고, 헤이즈는 상기 전체 투과광에 대한 확산광의 백분율(Haze(%) = 100×DT/TT)로 규정될 수 있다.
액정 소자는 또한, 우수한 투과도 가변 특성을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 액정 소자는, 초기 상태에서 투과율이 45% 이하, 40% 이하, 35% 이하, 30% 이하, 25% 이하, 20% 이하, 15% 이하, 38% 이하, 10% 이하, 5% 이하, 4% 이하, 3% 이하, 2% 이하 또는 1% 이하인 차단 모드일 수 있고, 외부 에너지 인가에 의하여 투과율이 55% 이상, 60% 이상, 65% 이상, 70% 이상, 75% 이상, 77.5% 이상, 80% 이상, 82.5% 이상, 85% 이상, 87.5% 이상 또는 90% 이상인 투과 모드로 스위칭될 수 있다. 상기 광 투과율은, 가시광 영역, 예를 들면, 약 400 nm 내지 700 nm 범위 내의 어느 한 파장에 대한 광 투과율일 수 있다.
액정 소자는 또한, 낮은 구동 전압을 통해 구동이 가능하다. 예를 들어, 헤이즈가 90% 이상인 헤이즈 모드로 형성된 액정 소자가 전압의 인가에 의해 헤이즈가 10% 이하인 비헤이즈 모드로 전환될 때 투과율이 최대가 되는 시점에서의 평가된 구동 전압이 약 20V 이하일 수 있다. 상기 구동 전압은 낮을수록 소자의 성능이 우수한 것을 의미하며, 액정 소자는 액정 조성물에 사슬 이동제를 적용함으로써 낮은 구동 전압으로도 구동이 가능하다.
액정 소자는 또한, 액정층이 우수한 접착력을 나타낼 수 있다. 액정 소자의 액정층은 예를 들어 ITO 필름에 대하여 300 mm/min의 박리속도 및 90도의 박리각도에서 측정한 박리력이 0.05 N/cm 이상일 수 있다. 액정 소자는 액정 조성물에 사슬 이동제를 적용함으로써 활성에너지선의 노광 면으로 고분자 전구 물질이 쏠리는 현상을 감소시킬 수 있으므로, 노광 면의 반대 측 액정층 면에서도 우수한 접착력을 나타낼 수 있다.
액정 소자의 액정층은 또한 우수한 유연성을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 액정 소자의 액정층은 수축률이 20% 이하일 수 있다. 상기 수축률 값은 예를 들어 액정 소자의 제조 직후 SEM 관찰을 통하여 측정한 실측 치 값을 의미할 수 있다. 액정 소자는 예를 들어 활성에너지선의 노광 면으로 고분자 전구 물질이 쏠리는 현상을 감소시킬 수 있으므로, 상기와 같이 우수한 유연성을 나타낼 수 있다. .
액정 소자는, 하나 또는 2개 이상의 기재층을 포함할 수 있다. 통상적으로 액정층은 대향 배치된 2개의 기재층의 사이에 배치될 수 있다. 도 2는, 서로 소정 간격으로 이격되어 대향 배치되어 있는 기재층(102A, 102B)의 사이에 액정층(101)이 존재하는 액정 소자를 예시적으로 나타낸다.
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 또는 컬러 필터 기판 등을 사용할 수 있다.
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.
액정 소자는 또한, 전극층을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 전극층은, 예를 들어, 기재층의 액정층 측면에 존재할 수 있다. 전극층은, 예를 들면, 전도성 고분자, 전도성 금속, 전도성 나노와이어 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 금속 산화물 등을 증착하여 형성할 수 있다. 전극층은, 투명성을 가지도록 형성될 수 있다. 이 분야에서는, 투명 전극층을 형성할 수 있는 다양한 소재 및 형성 방법이 공지되어 있고, 이러한 방법은 모두 적용될 수 있다. 필요한 경우에, 기재층의 표면에 형성되는 전극층은 적절하게 패턴화되어 있을 수도 있다.
본 출원은 또한 상기 액정 소자의 용도에 대한 것이다. 예시적인 액정 소자는, 헤이즈 모드와 비헤이즈 모드의 사이를 스위칭할 수 있고, 낮은 전압으로 구동이 가능하며 액정층의 접착력 및 유연성이 우수하다. 이러한 액정 소자는, 예를 들어, 광변조 장치에 포함되어 사용될 수 있다. 광변조 장치로는, 스마트 윈도우, 윈도우 보호막, 플렉서블 디스플레이 소자, 3D 영상 표시용 액티브 리타더(active retarder) 또는 시야각 조절 필름 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기와 같은 광 변조 장치를 구성하는 방식은 특별히 제한되지 않고, 상기 액정 소자가 사용되는 한 통상적인 방식이 적용될 수 있다.
예시적인 액정 소자는, 헤이즈 모드와 비헤이즈 모드의 사이를 스위칭할 수 있고, 낮은 전압으로 구동이 가능하며 액정층의 접착력 및 유연성이 우수하다. 이러한 액정 소자는 스마트 윈도우, 윈도우 보호막, 플렉서블 디스플레이 소자, 3D 영상 표시용 액티브 리타더(active retarder) 또는 시야각 조절 필름 등과 같은 다양한 광변조 장치에 적용될 수 있다.
도 1 내지 2는 예시적인 액정 소자를 나타낸다.
이하 실시예 및 비교예를 통하여 상기 기술한 내용을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 제시된 내용에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
액정층의 전구 조성물 및 소자의 제조
EHA(2-ethylhexyl acrylate), HDDA(1,6-hexanediol diacrylate), 다관능성 올리고머로서 SUS530 (솔텍사제) 및 하기 화학식 A의 티올 화합물(PE1)을 57:30:10:3(EHA:HDDA:SUS530:PE1)의 중량비율로 혼합하고, 상기 혼합물의 고형분 100 중량부 대비 광 개시제(LucirinTPO, BASF社) 3 중량부를 첨가하여 고분자 전구 물질을 제조하였다.
다음으로, 제조된 고분자 전구 물질 40 중량부 및 액정 화합물로서 HPC21600 (HCCH社)를 60 중량부를 혼합한 후 직경 20㎛의 볼타입의 스페이서 30 mg 넣고, 7시간 동안 교반기에서 교반한 후, 액정 조성물을 제조하였다.
다음으로, ITO 투명 전극층이 증착된 PET 필름(100mm x 100mm)의 표면에 상기 액정 조성물을 mayer bar(#14)를 이용하여 바 코팅하였다. 코팅된 액정 조성물 상에 다른 ITO가 증착된 PET 필름 덮고, 라미네이터를 통과시킨 후, 합지된 두장의 ITO 필름 셀을 30mW의 고압 수은등 하에서 20초 동안 UV를 조사하여 액정 소자를 제조하였다.
[화학식 A]
Figure 112015028040442-pat00014
실시예 2
고분자 전구 물질의 제조시에, EHA, HDDA, SUS530 및 PE1을 각각 55:30:10:5의 중량 비율로 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 소자를 제조하였다.
실시예 3
고분자 전구 물질의 제조 시에 EHA, S2(Methacroxypropyltris(trimethylsiloxy)silane), HDDA, bis-A-GA(Bisphenol A Grylycidyl Acrylate) 및 하기 화학식 B의 화합물(NR1)을 각각 37:15:30:15:3의 중량 비율로 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 소자를 제조하였다.
[화학식 B]
Figure 112015028040442-pat00015
실시예 4
고분자 전구 물질의 제조 시에 EHA, HEA(2-hydroxyethyl acrylate), HDDA, bis-A-GA, DPHA(Dipentaerythritol hexa-acrylate) 및 PE1을 각각 20:30:26:20:1:3의 중량 비율로 혼합하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 소자를 제조하였다.
실시예 5
고분자 전구 물질의 제조 시에 EHA, TPGDA(Tripropylene Glycol Diacrylate), bis-A-GA 10 및 PE1를 각각 57:30:10:3의 중량 비율로 혼합하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 소자를 제조하였다.
실시예 6
고분자 전구 물질의 제조 시에, EHA, TDDA(tricyclodecane dimethanol diacrylate), SUS530 및 PE1를 각각 57:3010:3의 중량 비율로 혼합하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 소자를 제조하였다.
실시예 7
고분자 전구 물질의 제조 시에 EHA, HDDA PETA(Pentaerythritol triacrylate), SUS530 및 NR1을 각각 52:30:3:10:5의 중량 비율로 혼합하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 소자를 제조하였다.
실시예 8
고분자 전구 물질의 제조 시에 IDA(Isodecyl acrylate), HDDA, SUS530 및 PE1를 각각 57:30:10:3의 중량 비율로 혼합하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 소자를 제조하였다.
실시예 9
액정 조성물에 이방성 염료(X12, BASF 社)를, 액정 화합물 100 중량부 대비 1 중량부 비율로 추가로 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 소자를 제조하였다.
비교예 1
고분자 전구 물질의 제조 시에 IDA, HDDA, PETA 및 SUS530를 각각 57:30:3:10의 중량 비율로 혼합하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 소자를 제조하였다.
비교예 2
고분자 전구 물질의 제조 시에 EHA, HDDA, TPGDA, PETA 및 SU530를 각각 55:15:15:5:10의 중량 비율로 혼합하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 소자를 제조하였다.
비교예 3
고분자 전구 물질의 제조 시에 EHA, HDDA, SUS530 및 4가의 1차 티올로서 Pentaerythritol Tetra(3-mercaptopropionate를 각각 57:30:10:3의 중량 비율로 혼합하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 소자를 제조하였다.
시험예 1. 접착력, 수축률 및 구동 전압의 평가
실시예 및 비교예에서 제조된 액정 소자에 대하여, 접착력, 수축률 및 구동 전압을 평가하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 접착력은 Texture Analyzer(TAXTplus/EXT)를 이용하여, 300mm/min의 박리속도 및 90도의 박리각도에서 ITO 필름에 대한 액정층의 박리테스트를 수행하여 평가하였고, 수축률은 액정 소자 제조 직후 SEM 관찰을 통하여 측정한 실측치이고, 구동 전압은 액정 소자의 상하 기재층의 ITO 투명 전극층에 AC 전원을 연결하고, 구동시키면서, 각 소자의 구동 시에 요구되는 구동 전압을 평가하였다. 구동 전압은 헤이즈 모드로 형성된 소자가 전압의 인가에 의해 비헤이즈 모드로 전환될 때 투과율이 최대가 되는 시점에서의 전압을 평가하였다.
접착력 (단위: N/cm) 수축률 (단위: %) 구동 전압(단위: Volt)
실시예 1 0.2 3 25
2 0.3 3 22
3 0.2 1 20
4 0.5 3 28
5 0.3 5 23
6 0.3 3 30
7 0.1 10 28
8 0.2 5 27
9 0.4 2 18
비교예 1 0.04 25 45
2 0.04 30 40
3 0.07 20 40
101: 액정층
1011: 폴리머 네트워크
1012: 액정 영역
102A, 102B: 기재층

Claims (28)

  1. 하기 화학식 4로 표시되는 일 관능성 아크릴레이트, 하기 화학식 5로 표시되는 2 관능성 아크릴레이트 및 하기 화학식 7로 표시되는 우레탄 아크릴레이트 다관능성 올리고머를 포함하는 라디칼 중합성 화합물 및 하기 화학식 2 또는 3으로 표시되는 2차 티올기를 가지는 티올 화합물을 포함하는 고분자 전구 물질; 및 비 라디칼 중합성 액정 화합물을 포함하는 액정 조성물의 경화 생성물인 액정층을 포함하고,
    상기 액정층 내에서 고분자 전구 물질이 고분자 네트워크를 형성하고 있으며, 비 라디칼 중합성 액정 화합물이 상기 고분자 네트워크 상에 분산된 상태로 존재하며,
    초기 상태에서 투과율이 45% 이하인 차단 모드이고, 외부 에너지 인가에 의하여 투과율이 55% 이상인 투과 모드로 스위칭되는 액정 소자:
    [화학식 2]
    Figure 112019017134370-pat00027

    [화학식 3]
    Figure 112019017134370-pat00028

    화학식 2 또는 3에서, m은 2 이상의 정수이고, X는 m가의 지방족 탄화 수소, m가의 지환족 탄화 수소 또는 m가의 방향족 탄화 수소이며, n은 2 이상의 정수이고, Y는 질소(N)이며, B는 알킬렌기이고, D는 하기 화학식 1로 표시되는 2차 티올기이다.
    [화학식 1]
    Figure 112019017134370-pat00029

    화학식 1에서 A는 알킬렌기이고, R1은 -SH이며, R2는 수소이고,
    Figure 112019017134370-pat00030
    는 화학식 2 또는 화학식 3의 B와의 연결 부위를 의미한다.
    [화학식 4]
    Figure 112019017134370-pat00031

    화학식 4에서 R은 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고, X는 탄소수 1 내지 20의 알킬기이다.
    [화학식 5]
    Figure 112019017134370-pat00032

    화학식 5에서 R은 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고, X는 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기 또는 알킬리덴기이다.
    [화학식 7]
    Figure 112019017134370-pat00033

    화학식 7에서 R1은 수소 또는 메틸기이고, R2는 탄소수 2 내지 12의 지방족 알킬기이며, R3는 톨루엔, 디페닐메탄, 헥사메틸렌, 이소포론, 테트라메틸자일렌, 디사이클로헥실메탄, 나프탈렌 또는 페닐렌이고, X는 -(CH2CH2O)m1-CH2CH2 -또는 -(CH2CH(CH3)O)m2-CH2CH(CH3)-이며, m1 및 m2는, 각각 1 이상의 정수이며, n은 1 내지 20 범위 내의 정수이다.
  2. 제 1 항에 있어서, 티올 화합물은 라디칼 중합성 화합물 100 중량부 대비 1 내지 10 중량부 비율로 포함되는 액정 소자.
  3. 제 1 항에 있어서, 2 관능성 아크릴레이트는 일 관능성 아크릴레이트 화합물 100 중량부 대비 0 중량부 초과 내지 50 중량부 이하의 비율로 포함되는 액정 소자.
  4. 제 1 항에 있어서, 라디칼 중합성 화합물은 3관능 이상의 다관능성 아크릴레이트를 추가로 포함하는 액정 소자.
  5. 제 4 항에 있어서, 3관능 이상의 다관능성 아크릴레이트는 일 관능성 아크릴레이트 화합물 100 중량부 대비 0 중량부 초과 내지 30 중량부 이하의 비율로 포함되는 액정 소자.
  6. 제 1 항에 있어서, 우레탄 아크릴레이트 다관능성 올리고머는 일 관능성 아크릴레이트 화합물 100 중량부 대비 0 중량부 초과 내지 30 중량부 이하의 비율로 포함되는 액정 소자.
  7. 제 1 항에 있어서, 액정 조성물은 고분자 전구 물질 30 내지 50 중량부 및 액정 화합물 50 내지 70 중량부를 포함하는 액정 소자.
  8. 제 1 항에 있어서, 액정 조성물은 광 개시제를 추가로 포함하는 액정 소자.
  9. 제 8 항에 있어서, 광 개시제는 고분자 전구 물질 100 중량부 대비 0.5 내지 10 중량부 비율로 포함되는 액정 소자.
  10. 제 1 항에 있어서, 액정 조성물은 이방성 염료를 추가로 포함하는 액정 소자.
  11. 제 10 항에 있어서, 이방성 염료는 흑색 염료인 액정 소자.
  12. 제 10 항에 있어서, 이방성 염료는 전체 액정 조성물 100 중량부 대비 0.1 내지 5 중량부 비율로 포함되는 액정 소자.
  13. 제 1 항에 있어서, 액정층은 ITO 필름에 대하여 300 mm/min의 박리속도 및 90도의 박리각도에서 측정한 박리력이 0.05 N/cm 이상인 액정 소자.
  14. 제 1 항에 있어서, 액정층은 수축률이 20% 이하인 액정 소자.
  15. 제 1 항에 있어서, 초기 상태에서 헤이즈가 50% 이상인 헤이즈 모드인 액정 소자.
  16. 제 15 항에 있어서, 외부 에너지 인가에 의하여 헤이즈가 10% 이하인 비헤이즈 모드로 스위칭되는 액정 소자.
  17. 제 1 항의 액정 소자를 포함하는 광변조 장치.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009210980A (ja) 2008-03-06 2009-09-17 Toppan Printing Co Ltd チオール化合物を含む液晶組成物
WO2015022980A1 (ja) * 2013-08-14 2015-02-19 日産化学工業株式会社 液晶表示素子

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR940004316B1 (ko) 1991-12-20 1994-05-19 삼성전관 주식회사 액정 베시클 및 이를 사용한 pdlc
KR101598673B1 (ko) * 2012-12-14 2016-03-02 주식회사 엘지화학 중합성 조성물

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009210980A (ja) 2008-03-06 2009-09-17 Toppan Printing Co Ltd チオール化合物を含む液晶組成物
WO2015022980A1 (ja) * 2013-08-14 2015-02-19 日産化学工業株式会社 液晶表示素子

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