KR102078400B1 - 액정소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 소자에 관한 것이다. 본 발명은 배향막의 전류 흐름 특성을 제어함으로써 게스트호스트 액정셀의 전기 광학 특성을 저하시키지 않으면서 동적 산란의 발현을 감소시킬 수 있는 액정 소자를 제공할 수 있다. 상기 액정 소자는 투과율 가변 장치에 사용될 수 있다.

Description

액정소자{Liquid crystal device}
본 발명은 게스트호스트 액정층을 적용한 액정소자 및 상기 액정소자의 용도에 관한 것이다.
동적 산란(Dynamic scattering, D/S)은 액정셀에서 액정 내에 이온성 불순물(ionic impurity)이 존재하는 경우 액정의 비저항이 낮아지면서 AC 전압(교류 전압)이 인가되면, EHD(Electro Hydro Dynamic) instability 구동이 일어나 헤이즈를 유발하는 현상이다.
게스트호스트 액정셀(Guest Host Liquid Crystal Cell)은 호스트인 액정 내에 게스트인 이색성 염료를 첨가하여 원하는 파장의 흡광을 조절할 수 있다.
대한민국 특허공개공보 제2017-0004909호
게스트호스트 액정셀에서 이색성 염료는 이온성 불순물로 작용하여 전압 인가 시 동적 산란을 발생시킨다. 게스트호스트 액정셀에서 동적 산란이 발생하는 경우 액정 및 이색성 염료의 일축 배향이 흩어지면서 헤이즈가 증가하고 차광율이 감소하여 게스트호스트 액정셀의 전기 광학(Electro-Optical) 특성이 저하되는 문제점이 있다.
본 출원의 과제는 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 게스트호스트 액정셀의 전기 광학 특성을 저하하지 않으면서 동적 산란의 발현을 감소시킬 수 있는 액정 소자를 제공하는 것이다.
본 발명은 액정 소자에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 액정 소자를 예시적으로 나타낸다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 액정 소자는 제1 기판(10), 게스트호스트 액정층(20) 및 제2 기판(30)을 순차로 포함할 수 있다. 상기 제1 기판은 제1 전극층 및 제1 배향막을 포함할 수 있다. 상기 제2 기판은 제2 전극층 및 제2 배향막을 포함할 수 있다. 상기 제 1 배향막 또는 제2 배향막은 두께가 0.4㎛ 내지 3.0㎛이고, 1kH 주파수 및 0.1V의 전압을 인가한 상태에서 측정된 유전 상수가 0.5 내지 3.5일 수 있다.
본 발명의 액정 소자는 전극층과 액정층 사이에 존재하는 배향막의 전류 흐름 특성을 감소시킴으로써, 액정 층 내에 전류의 흐름을 감소시킬 수 있고, 이에 따라 액정 층 내의 이온성 불순물의 이동을 억제할 수 있으므로 동적 산란의 발현을 감소시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 액정 소자는 구체적으로 설명한다.
상기 게스트호스트 액정층은 액정 및 이색성 염료를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 용어 「게스트호스트 액정층」은, 액정의 배열에 따라 이색성 염료가 함께 배열되어, 이색성 염료의 정렬 방향과 상기 정렬 방향의 수직한 방향에 대하여 각각 비등방성 광 흡수 특성을 나타내는 기능성 층을 의미할 수 있다. 예를 들어, 이색성 염료는 빛의 흡수율이 편광 방향에 따라서 달라지는 물질로서, 장축 방향으로 편광된 빛의 흡수율이 크면 p형 염료로 호칭할 수 있고 단축 방향으로 편광된 빛의 흡수율이 크면 n형 염료라고 호칭할 수 있다. 하나의 예시에서, p형 염료가 사용되는 경우, 염료의 장축 방향으로 진동하는 편광은 흡수되고 염료의 단축 방향으로 진동하는 편광은 흡수가 적어 투과시킬 수 있다. 이하 특별한 언급이 없는 한 이색성 염료는 p형 염료인 것으로 가정한다.
게스트호스트 액정층을 포함하는 장치는 능동형 편광자(Active Polarizer)로 기능할 수 있다. 본 명세서에서 용어 「능동형 편광자(Active Polarizer)」는 외부 작용 인가에 따라 비등방성 광흡수를 조절할 수 있는 기능성 소자를 의미할 수 있다. 예를 들어 게스트호스트 액정층은 액정 및 이색성 염료의 배열을 조절함으로써 상기 이색성 염료의 배열 방향과 평행한 방향의 편광 및 수직한 방향의 편광에 대한 비등방성 광 흡수를 조절할 수 있다. 액정 및 이색성 염료의 배열은 자기장 또는 전기장과 같은 외부 작용의 인가에 의하여 조절될 수 있으므로, 게스트호스트 액정층은 외부 작용 인가에 따라 비등방성 광 흡수를 조절할 수 있다.
상기 액정으로는 전압 인가에 따라 배열 상태를 스위칭할 수 있는 액정을 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 상기 액정으로는 예를 들어 네마틱 액정을 사용할 수 있다. 본 명세서에서 네마틱 액정은 막대 모양의 액정 분자가 위치에 대한 규칙성은 없으나 액정 분자의 장축 방향으로 평행하게 배열되어 있는 액정을 의미할 수 있다.
상기 액정의 유전율 이방성은 양수 또는 음수 일 수 있다. 본 명세서에서 용어 「유전율 이방성(△ε)」은 액정의 수평 유전율(ε//)과 수직 유전율(ε⊥)의 차이(ε// - ε⊥)를 의미할 수 있다. 본 명세서에서 용어「수평 유전율(ε//)」은 액정 분자의 방향자와 인가 전압에 의한 전기장의 방향이 실질적으로 수평하도록 전압을 인가한 상태에서 상기 전기장의 방향을 따라 측정한 유전율 값을 의미하고, 「수직 유전율(ε⊥)」은 액정 분자의 방향자와 인가 전압에 의한 전기장의 방향이 실질적으로 수직하도록 전압을 인가한 상태에서 상기 전기장의 방향을 따라 측정한 유전율 값을 의미한다. 상기 액정의 유전율 이방성의 값은 본 출원의 목적을 고려하여 적절히 선택될 수 있다.
본 명세서에서 용어 「염료」는, 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, 용어 「이색성 염료」는 상기 가시광 영역의 적어도 일부 또는 전체 범위에서 광의 이색성 흡수가 가능한 물질을 의미할 수 있다.
상기 이색성 염료로는, 예를 들면, 액정의 정렬 상태에 따라 정렬될 수 있는 특성을 가지는 것으로 알려진 공지의 염료를 선택하여 사용할 수 있다. 이색성 염료로는, 예를 들면, 흑색 염료(black dye)를 사용할 수 있다. 이러한 염료로는, 예를 들면, 아조 염료 또는 안트라퀴논 염료 등으로 공지되어 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 이색성 염료의 이색비(dichroic ratio)는 본 출원의 목적을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 이색성 염료는 이색비가 5 이상 내지 20 이하일 수 있다. 본 명세서에서 용어「이색비」는, 예를 들어, p형 염료인 경우, 염료의 장축 방향에 평행한 편광의 흡수를 상기 장축 방향에 수직하는 방향에 평행한 편광의 흡수로 나눈 값을 의미할 수 있다. 이색성 염료는 가시광 영역의 파장 범위 내, 예를 들면, 약 380nm 내지 700nm 또는 약 400nm 내지 700nm의 파장 범위 내에서 적어도 일부의 파장 또는 어느 한 파장에서 상기 이색비를 가질 수 있다.
상기 게스트호스트 액정층의 이색성 염료의 함량은 본 출원의 목적을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 게스트호스트 액정층의 이색성 염료의 함량은 0.1 중량% 이상 내지 10 중량% 이하, 보다 구체적으로, 0.1 중량% 이상 내지 3 중량% 이하일 수 있다.
상기 제1 기판은 제1 전극층 및 제1 배향막을 포함할 수 있다. 상기 제1 배향막은 제1 전극층에 비하여 게스트호스트 액정층에 인접하게 배치될 수 있다. 상기 제1 기판은 상기 제1 전극층의 제1 배향막이 형성된 반대 면에 배치된 제1 기재층을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 기판은 제2 전극층 및 제2 배향막을 포함할 수 있다. 상기 제2 배향막은 제2 전극층에 비하여 게스트호스트 액정층에 인접하게 배치될 수 있다. 상기 제2 기판은 상기 제2 전극층의 제2 배향막이 형성된 반대 면에 배치된 제2 기재층을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제2 기재층으로는 특별한 제한 없이 공지의 소재가 사용될 수 있다. 예를 들면, 제1 내지 제2 기재층으로는 유리 기재, 결정성 또는 비결정성 실리콘 기재, 석영 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 기재 등의 무기 기재이나 플라스틱 기재 등을 사용할 수 있다.
상기 플라스틱 기재로는, 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) 또는 PAR(polyarylate) 또는 비정질 불소 수지 등을 포함하는 기재를 사용할 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 기재층의 두께는 특별히 제한되지 않고, 적절한 범위에서 선택될 수 있다.
상기 제1 내지 제2 전극층은 각각 제1 내지 제2 기재층 상에 존재할 수 있다. 상기 제1 내지 제2 전극층으로는 투명 전도성 층을 사용할 수 있다. 상기 투명 전도성 층으로는 전도성 고분자, 전도성 금속, 전도성 나노와이어 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 금속 산화물 등을 증착하여 형성한 것을 사용할 수 있다. 이외에도 투명 전도성 층을 형성할 수 있는 다양한 소재 및 형성 방법이 공지되어 있고, 이를 제한없이 적용할 수 있다.
상기 제1 내지 제2 배향막은 각각 상기 제1 내지 제2 전극층 상에 존재할 수 있다. 본 발명은 상기 제1 또는 제2 배향막의 두께 및 유전 상수를 조절함으로써, 게스트호스트 액정셀의 전기 광학 특성을 저하시키지 않으면서, 배향막의 전류 흐름 특성을 낮출 수 있고 이에 따라 동적 산란의 발현을 감소시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 제1 배향막 또는 제2 배향막은 두께가 0.4㎛ 내지 3.0㎛이고, 1kH 주파수 및 0.1V의 전압을 인가한 상태에서 측정된 유전 상수가 0.5 내지 3.5일 수 있다. 상기 유전 상수는 후술하는 측정예 1의 방법에 따라 측정될 수 있다.
상기 배향막의 두께가 지나치게 얇은 경우 동적 산란의 발현이 증가할 수 있고, 상기 유전 상수가 지나치게 큰 경우에도 동적 산란이 발현할 수 있다. 상기 배향막의 두께가 지나치게 두꺼운 경우 전기광학 구동의 Vth가 증가할 수 있다. 상기 유전 상수가 지나치게 낮은 경우 액정층에 인가되는 전기장이 제한되므로 전기광학 구동의 Vth가 증가할 수 있다.
상기 내용을 고려하여 배향막의 두께 및 유전 상수는 서로 유기적으로 조절될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 제 1 배향막 또는 제2 배향막은 두께가 1㎛ 이상 3㎛ 이하이고, 1kH 주파수 및 0.1V의 전압을 인가한 상태에서 측정된 유전 상수가 2.5 이상 내지 3.5 이하일 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 제1 배향막 및 제2 배향막 모두 상기 범위 내의 두께 및 유전 상수를 만족할 수 있다.
다른 하나의 예시에서, 상기 제 1 배향막 또는 제2 배향막은 두께가 0.4㎛ 이상 1㎛ 미만이고, 1kH 주파수 및 0.1V의 전압을 인가한 상태에서 측정된 유전 상수가 0.5 이상 내지 2.5 이하일 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 제1 배향막 및 제2 배향막 모두 상기 범위 내의 두께 및 유전 상수를 만족할 수 있다.
상기 제1 배향막 및/또는 제2 배향막은 수직 배향막일 수 있다. 상기 수직 배향막은 폴리이미드 수지, 폴리아믹산 수지, 실리콘 수지, 불소계 수지, 수직 배향된 액정 또는 스플레이 배향된 액정을 포함하는 배향물질의 층을 포함할 수 있다.
상기 배향막은 배향막의 두께 내지 유전 상수를 조절을 하기 위하여, 배향물질의 층의 하부에 즉, 전극층과 배향물질의 층 사이에 절연층을 더 포함할 수 있다. 상기 절연 층으로는 무기물 또는 경화성 물질을 사용할 수 있다. 상기 무기물로는 SiO2, SiN 등을 사용할 수 있고, 상기 경화성 물질로는 아크릴 수지, 실리콘 수지 도는 불소계 수지 등을 사용할 수 있다. 상기 배향막에서 절연 층의 비율이 높을수록 배향막의 유전 상수가 감소하는 경향이 있으므로 구현하고자 하는 유전 상수에 따라 배향물질의 층과 절연 층의 비율을 적절히 조절할 수 있다.
상기 배향막은 배향막의 두께 내지 유전 상수를 조절을 하기 위해, 전도성 입자 또는 유전성 입자를 더 포함할 수 있다. 출원에서 용어 「전도성 입자」는 전기를 통하게 하는 입자로써, 소정의 전기 전도성을 나타내는 입자를 의미한다. 상기 전도성 입자는 편의상 입자로 호칭하나 그 형상 및 모양은 특별히 제한되는 것은 아니다. 출원에서 용어 「유전성 입자」는 전기를 머무르게 하는 기능을 가지는 물질로써, 소정의 유전 상수를 가지는 입자를 의미한다. 상기 유전성 입자는 편의상 입자로 호칭하나 그 형상 및 모양은 특별히 제한되는 것은 아니다.
하나의 예시에서, 전도성 또는 유전성 입자는 구형 나노 입자, 나노 튜브, 나노 와이어, 나노 로드 또는 나노링 형상을 가질 수 있다. 상기에서 용어 「나노링」은 구형형상의 나노 입자이나, 중공부를 포함하여 전체적으로 링 형상인 나노구조물을 의미할 수 있다. 하나의 예시에서, 전도성 또는 유전성 입자는 구형 나노 입자일 수 있다.
상기 전도성 입자는 전도성 고분자, 전도성 금속, 전도성 나노와이어, ITO 등의 금속 산화물 입자 등을 예시할 수 있다. 상기 유전성 입자로는 실리카 나노 파티클 등을 예시할 수 있다. 상기 전도성 입자 또는 유전성 입자의 함량이 높을수록 배향막의 유전 상수가 증가하는 경향이 있으므로 구현하고자 하는 유전 상수에 따라 전도성 입자 또는 유전성 입자의 함량을 적절히 조절할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 제 1 배향막 및 제2 배향막은 모두 두께가 0.4㎛ 내지 3.0㎛이고, 1kH 주파수 및 0.1V의 전압을 인가한 상태에서 측정된 유전 상수가 0.5 내지 3.5일 수 있다. 상기 액정 소자는 제 1 기판과 제 2 기판의 사이에 존재하면서, 간격을 유지하는 스페이서를 더 포함할 수 있다. 상기 스페이서로는 볼 스페이서 또는 칼럼 스페이서를 사용할 수 있다. 상기 스페이서의 크기는 제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 간격을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 상기 스페이서는 탄소계 물질, 금속계 물질, 산화물계 물질 및 이들의 복합 물질로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 스페이서는 제1 배향막 또는 제2 배향막에 고착되어 있거나 또는 고착되어 있지 않을 수 있다.
상기 액정 소자는 전압 인가 여부에 따라 이색성 염료의 배향을 전환함으로써, 투과율이 높은 상태와 투과율이 낮은 상태의 사이를 스위칭할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 액정 소자의 게스트호스트 액정층은 전압이 인가되지 않은 상태에서 수직 배향 상태로 존재할 수 있다. 본 명세서에서 수직 배향 상태는 액정 분자의 방향자가 액정층의 평면에 대하여 수직하게 배열된 상태, 예를 들어, 60도 내지 90도, 바람직하게는 약 80도 내지 90도의 프리틸트 각을 이루는 배열 상태를 의미할 수 있다. 상기 게스트호스트 액정층이 수직 배향 상태로 존재하는 경우, 이색성 염료의 단축 방향의 투과를 통해 높은 투과율의 상태를 구현할 수 있다.
상기 액정 소자에 전압이 인가되는 경우 상기 게스트호스트 액정층은 수직 배향 상태 이외의 배향 상태로 전환할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 액정 소자에 전압이 인가되는 경우 수평 배향 상태로 전환될 수 있다. 본 명세서에서 수평 배향 상태는 액정 분자의 방향자가 액정 층의 평면에 대하여 평행으로 배열된 상태, 예를 들어, 0도 내지 30도, 바람직하게는 0도 내지 10도의 프리틸트 각을 이루는 배열 상태를 의미할 수 있다. 상기 게스트호스트 액정층이 수평 배향 상태로 존재하는 경우, 이색성 염료의 장축 방향의 흡수를 통해 낮은 투과율의 상태를 구현할 수 있다.
본 발명의 액정 소자는 전기 광학 구동 특성을 저하시키지 않으면서, 동적 산란 구동 특성을 감소시킬 수 있다. 하나의 예시에서, 본 발명의 액정 소자는 전기 광학 구동의 Vth는 낮은 수준으로 유지하고, 동적 산란 구동의 Vth는 최대화할 수 있다. 본 명세서에서 『전기 광학 구동의 Vth』는 상기 액정 소자에 전압을 인가하는 경우, 초기 투과율이 10% 변하게 되는 전압을 의미할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 전기 광학 구동의 Vth는 5V 이하, 3V 이하 또는 2V 이하일 수 있다. 본 명세서에서 『동적 산란 구동의 Vth』는 액정 소자에 전압을 인가하는 경우 헤이즈가 10%가 되는 전압을 의미할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 동적 산란 구동의 Vth는 20V 또는 25V 이상일 수 있다.
본 발명은 상기 액정 소자의 용도에 관한 것이다. 본 발명의 액정 소자는 전압 인가 여부에 따라 투과율이 높은 상태와 투과율이 낮은 상태를 스위칭할 수 있으므로, 투과율 가변 장치로 사용될 수 있다.
상기 투과율 가변 장치는 다양한 용도에 적용될 수 있다. 투과율 가변 장치가 적용될 수 있는 용도에는, 원도우 또는 선루프 등과 같은 건물, 용기 또는 차량 등을 포함하는 밀폐된 공간의 개구부나 아이웨어(eyewear) 등이 예시될 수 있다. 상기에서 아이웨어의 범위에는, 일반적인 안경, 선글라스, 스포츠용 고글 내지는 헬멧 또는 증강 현실 체험용 기기 등과 같이 관찰자가 렌즈를 통하여 외부를 관찰할 수 있도록 형성된 모든 아이 웨어가 포함될 수 있다.
상기 투과율 가변 장치가 적용될 수 있는 대표적인 용도에는 아이웨어가 있다. 최근 선글라스, 스포츠용 고글이나 증강 현실 체험용 기기 등은 관찰자의 정면 시선과는 경사지도록 렌즈가 장착되는 형태의 아이웨어가 시판되고 있다. 본 출원의 투과율 가변 장치의 경우, 전술한 바와 같이, 차광 상태에서 투과도를 최소화하고 투과도 균일성을 확보할 수 있으므로, 상기와 같은 구조의 아이웨어에도 효과적으로 적용될 수 있다. 이러한 아이웨어로는, 스포츠용 고글이나 증강 현실 체험용 기기 등이 예시될 수 있다.
본 발명은 배향막의 전류 흐름 특성을 제어함으로써 게스트호스트 액정셀의 전기 광학 특성을 저하하지 않으면서 동적 산란의 발현을 감소시킬 수 있는 액정 소자를 제공할 수 있다. 상기 액정 소자는 투과율 가변 장치에 사용될 수 있다.
도 1은 본 출원의 액정 소자의 모식도이다.
도 2 는 전압에 대한 헤이즈를 나타내는 그래프이다.
도 3은 전압에 대한 정규화 투과율을 나타내는 그래프이다.
도 4는 실시예 1의 헤이즈 발현 관찰 이미지이다.
도 5는 비교예 1의 헤이즈 발현 관찰 이미지이다.
이하 실시예를 통하여 본 출원을 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
측정예 1
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 5의 하부 기판에 사용된 배향막에 대하여 유전 상수를 측정하였다. 배향막의 유전 상수는, ITO 필름, 배향막 및 ITO 필름을 순차로 적층하여 단위 셀을 제작하고, LCR 미터(Agilent사)를 이용하여, 0.1V의 전압을 인가하면서, 주파수 Hz 별로 유전율(capacitance, 단위: F)을 측정한 후, 하기 수식 1에 따라 유전 상수를 계산하였다. 하기 표 1에 1kHz에서 측정된 유전 상수를 기재하였다.
[수식 1]
유전상수 e = C×(1/e0)×(d/xy)
수식 1에서 C는 측정된 유전율/e0이고, e0는 진공 상태의 유전율이며, d는 배향막의 두께이고, x 및 y는 각각 배향막의 가로 및 세로 길이이다.
Figure 112017039214876-pat00001
실시예 1
PC-ITO 필름(100mm x 100mm)의 ITO층 상에 폴리이미드계 수직 배향막 (한켐사의 PVM-11)과 용매 혼합액을 코팅한 후 130℃에서 10분 동안 건조하고, 배향막 코팅면을 러빙하여 제 1 기판을 제조하였다. 상기 제 1 기판과 동일한 방법으로 제 2 기판을 제조하였다. 제 1 기판 및 제 2 기판의 배향막에 대하여 측정된 두께는 2.0㎛이고, 유전 상수는 3.21이다. 다음으로, 제 1 기판 및 제 2 기판의 사이에 액정(HCCH사의 HNG730200) 및 염료(BASF사의 X12)의 혼합물에 12㎛ 크기의 블랙 스페이서를 2 wt%로 분산한 조성물을 위치시키고 셀을 합착하여 액정 소자를 제조하였다.
실시예 2
제 1 기판 및 제 2 기판의 배향막으로 두께가 0.5㎛이고, 유전 상수가 2.31인 PSA type Silicon Adhesive-1(Dow-Corning사의 7657 adhesive) 를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 액정 소자를 제조하였다.
실시예 3
제 1 기판 및 제 2 기판의 배향막으로 ITO 나노 입자를 2 중량% 로 분산시킨 PSA type Silicon Adhesive-1(Dow-Corning사의 7657 adhesive)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 액정 소자를 제조하였다. 제 1 기판 및 제 2 기판의 배향막의 두께는 0.5㎛이고, 유전 상수가 0.54이다.
실시예 4
제 1 기판 및 제 2 기판의 배향막으로 두께가 1.0㎛이고, 유전 상수가 3.43인 폴리이미드계 수직 배향막을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 액정 소자를 제조하였다.
실시예 5
제 1 기판 및 제 2 기판의 배향막으로 두께가 3.0㎛이고, 유전 상수가 3.33인 폴리이미드계 수직 배향막을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 액정 소자를 제조하였다.
비교예 1
하부 기판의 배향막으로 두께가 0.5㎛이고, 유전 상수가 3.35인 폴리이미드를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 액정 소자를 제조하였다.
비교예 2
제 1 기판 및 제 2 기판의 배향막으로 두께가 4.0㎛이고, 유전 상수가 3.34인 폴리이미드계 수직 배향막을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 액정 소자를 제조하였다.
비교예 3
하부 기판의 배향막으로 ITO 나노 파티클을 1 중량% 로 분산시킨 PSA type Silicon Adhesive-1(Dow-Corning사의 7657 adhesive)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 액정 소자를 제조하였다. 상기 제 1 기판 및 제 2 기판의 배향막의 두께는 0.5㎛이고, 유전 상수가 0.14이다.
비교예 4
제 1 기판 및 제 2 기판의 배향막으로 실리카 나노 파티클을 50 중량% 로 분산시킨 PSA type Silicon Adhesive-1(Dow-Corning사의 7657 adhesive)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 액정 소자를 제조하였다. 상기 제 1 기판 및 제 2 기판의 배향막의 두께는 0.5㎛이고, 유전 상수가 4.18이다.
실험예 1.
실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 4에 대하여, 전압에 대한 헤이즈(Haze) 및 정규화 투과율(Normalized Transmittance)을 측정하고 그 결과를 각각 도 2 및 도 3에 나타내었다. 또한, 상기 결과로부터 E/O Vth(V) 및 D/S Vth(V)를 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다. E/O Vth(V)는 V-T curve에서 T(투과율)을 0%에서 100%까지 정규화해서 초기 투과율의 10%의 투과율을 나타내는 지점의 전압을 의미한다. D/S Vth(V)는 V-H curve에서 H(헤이즈)가 10% 되는 지점의 전압을 의미한다. 상기 전압에 대한 투과율 및 헤이즈는 헤이즈미터(Hazemeter, NDH-5000SP) 장비를 이용하여 측정하였다.
도 4 및 도 5는 각각 실시예 1 및 비교예 1의 20V 전압 인가 시의 헤이즈 발현 정도를 관찰한 이미지이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 실시예 1은 20V 전압 인가 시 헤이즈가 10% 이하로 헤이즈 발현이 없는 것으로 볼 수 있는 반면, 비교예 1은 20V 전압 인가 시 헤이즈가 20% 이상으로 동적 산란에 의한 헤이즈가 발현되었음을 알 수 있다.
두께(㎛) 유전상수(1kH)) E/O Vth(V) D/S Vth(V)
실시예 1 2.0 3.21 1.29 26.7
실시예 2 0.5 2.31 1.31 27.1
실시예 3 0.5 0.54 1.30 28.9
실시예 4 1.0 3.43 1.21 25.0
실시예 5 3.0 3.33 1.40 30.1
비교예 1 0.5 3.35 1.14 9.9
비교예 2 4.0 3.34 11.66 39.2
비교예 3 0.5 0.14 0.13 37.5
비교예 4 0.5 4.18 1.15 9.9
10: 제1 기판, 20: 게스트호스트 액정층, 30: 제2 기판

Claims (11)

  1. 제1 전극층 및 제1 배향막을 포함하는 제1 기판; 액정 및 이색성 염료를 포함하는 게스트호스트 액정층; 및 제2 전극층 및 제2 배향막을 포함하는 제2 기판을 순차로 포함하는 액정소자로서,
    상기 제1 배향막 또는 제2 배향막은 두께가 1㎛ 이상 3㎛ 이하이고, 1kH 주파수 및 0.1V의 전압을 인가한 상태에서 측정된 유전 상수 e가 2.5 이상 내지 3.5 이하이거나 또는 두께가 0.4㎛ 이상 1㎛ 미만이고, 1kH 주파수 및 0.1V의 전압을 인가한 상태에서 측정된 유전 상수 e가 0.5 이상 내지 2.5 이하이며,
    상기 유전 상수 e는 ITO 필름, 배향막 및 ITO 필름을 순차로 적층한 단위 셀에 대하여, 1kH 주파수 및 0.1V의 전압을 인가한 상태에서 측정된 유전율로부터 하기 수식 1에 따라 계산되며,
    상기 액정 소자에 전압을 인가하는 경우, 초기 투과율이 10% 변하게 되는 전압은 3V 이하인 액정소자:
    [수식 1]
    유전 상수 e = C×(1/e0)×(d/xy)
    수식 1에서 C는 측정된 유전율/e0이고, e0는 진공 상태의 유전율이며, d는 배향막의 두께이고, x 및 y는 각각 배향막의 가로 및 세로 길이이다.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서, 상기 제1 배향막 또는 제2 배향막은 수직 배향막인 액정소자.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 수직 배향막은 폴리이미드 수지, 폴리아믹산 수지, 실리콘 수지, 불소계 수지, 수직 배향된 액정 또는 스플레이 배향된 액정을 포함하는 배향물질의 층을 포함하는 액정소자.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 배향물질의 층은 전도성 입자를 더 포함하는 액정소자.
  7. 제5 항에 있어서, 상기 수직 배향막은 배향물질의 층의 하부에 절연층을 더 포함하는 액정소자.
  8. 제1 항에 있어서, 상기 제 1 배향막 및 제2 배향막은 모두 두께가 1㎛ 이상 3㎛ 이하이고, 1kH 주파수 및 0.1V의 전압을 인가한 상태에서 측정된 유전 상수 e가 2.5 이상 내지 3.5 이하이거나 또는 두께가 0.4㎛ 이상 1㎛ 미만이고, 1kH 주파수 및 0.1V의 전압을 인가한 상태에서 측정된 유전 상수 e가 0.5 이상 내지 2.5 인 액정소자.
  9. 제1 항에 있어서, 상기 액정 소자는 전압이 인가되지 않은 상태에서 수직 배향된 상태로 존재하는 액정소자.
  10. 제1 항에 있어서, 상기 액정 소자에 전압을 인가하는 경우 헤이즈가 10%가 되는 전압은 20V 이상인 액정소자.
  11. 삭제
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