KR19980702662A - 액정 화면의 스페이서, 그의 제조방법 및 액정화면 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 건식 방법으로 판 (substrate) 위에 분산될 때 쉽게 뭉치지 않는 액정 화면의 스페이서 (spacer); 상기 스페이서의 제조방법; 및 상기 스페이서를 포함하는 액정화면을 제공한다.
본 발명의 스페이서는 평균 입자 지름이 0.5∼25 ㎛, 입자 지름의 변화 계수가 10 % 또는 그 이하이고 유동성은 30 % 또는 그 이상이며. 더욱이 코로나 충전 5분 후의 충전 유지비가 40 % 또는 그 이상이다.
Description
액정 화면은 일반적으로 2 개의 상반된 전극판 (electrode substrate), 그 사이에 삽입된 스페이서 및 액정 (liquid crystal) 물질로 구성되어 있다. 스페이서는 평평한 2 개의 전극판 전체에 대하여, 전극판 사이의 간격을 일정하게 유지시킴으로써 평평한 액정층 (liquid crystal layer) 전체적으로, 액정층의 두께를 일정하게 하는 역할을 한다.
일반적으로, 액정 화면이 실질적으로 사용되기 위한 화면 이행 특징 (display performance characteristics)으로는 높은 감응 속도 (high speed of response), 높은 색대비 (high contrast) 및 넓은 시야 각도 (wide viewing angle) 등을 들 수 있다. 이러한 이행 특징이 실현되기 위하여는 액정층의 두께, 즉 2 개의 전극판 사이의 거리가 엄격히 일정하게 유지되어야 한다.
액정화면을 제조하는 과정은 예를 들어 다음과 같이 수행될 수 있다: 우선 액정 화면을 구성하는 입자를, 뭉치지 않도록 하나의 판 위에 균일하게 분산시킨다; 그런 다음 분산된 입자 위를 나머지 판으로 덮는다.
종래에는, 상기 입자를 분산시킬 때 습식 방법 (wet manner)을 사용하였다. 습식 방법이란 예를 들어, 플론 (flon), 알코올 또는 물-알코올 혼합용매와 같은 용매 속에 스페이서 입자를 분산시켜서 제조된 분산액 (dispersion)을 기질에 스프레이하는 것과 같은 방법이다. 그러나 습식방법은 플론 사용에 대한 제한 (regulation against flon); 유기 용매로 인한 환경 오염 및 화재 위험; 그리고 용매로 인해 생성된 막이 손상되거나 오염되는 등의 문제점을 가지고 있다.
그러므로, 최근에는 습식 방법에 의한 분산은 건식 방법 (dry manner)으로 대체되고 있다. 건식 방법은 스페이서 입자를 질소와 같은 압축 기체 상에서 판에 직접 분산시키는 방법이다. 예를 들어, 건식 방법은 고속 기체 흐름 방식 (high speed gas stream manner) 또는 정전기 분산 방식 (electrostatic dispersion manner)으로 이용되는 것이 바람직하다. 고속 기체 흐름 방식은 예정된 양의 스페이서 입자가 파이프를 통한 마찰에 의해 전기가 흐르게 되고, 그런 다음 이 스페이서 입자가 노즐로부터 판으로 분출되는 방식이다.
건식 분산 방법은 용매를 사용하지 않는다는 점에서 매우 우수하며 이 방식은 TFT-LCD 에 종종 적용된다. 그러나 이 방식은 용매가 사용되지 않기 때문에 분산시 입자가 뭉친다는 문제가 잇다. 분산 입자가 뭉치면 전극판 사이의 거리를 일정하게 유지하기가 어렵고 "후광 램프 (backlight lamp)에서 빛이 누출"되어 부분적으로 영상이 형성되지 않는 영역이 증가하는 현상이 일어난다. 결과적으로, 영상 화면 질 (image display quality)이 저하된다.
한편, 상기에서 언급한 후광 램프에서 빛이 누출되는 것은 또한 스페이서 외부 (periphery)의 액정의 방향 (orientation)이 액정 분자들과 스페이서 입자의 표면 사이의 상호작용으로 인하여 뒤틀리고, 그로 인해 스페이서 외부에 빛을 전달하는 약간의 공간이 형성되는 것에 기인한다. 최근, TV, 모니터, 노트북 형태의 개인용 컴퓨터, 워드 프로세서 등에 사용되는 화면의 면적이 점점 커지고 있다 (12 인치 또는 그 이상). 게다가 자동차 설비로서 자동차 조종 시스템 (car navigation system), TV 등에 사용되는 화면의 면적 또한 점점 넓어지고 있다. 화면 면적이 넓어지는 것과 함께 액정 화면에 주어지는 진동 또는 충격도 커지게 되므로 스페이서 외부로부터 후광 램프의 빛이 누출되는 면적이 증가한다. 결과적으로, 액정 화면의 영상 화면 질은 저하되기 쉽다. 그러므로, 액정 화면에 진동이나 충격이 가해지더라도 스페이서 외부로부터 후광 램프의 빛의 누출이 증가되지 않도록 하는 것이 중요하다.
스페이서 외부로부터 후광 램프의 빛의 누출을 방지하는 통상적인 방법으로 스페이서 입자의 표면을 알킬트리알콕시실란 (alkyltrialkoxysilane)과 같은 수직-배향 처리 시약 (vertical -orientation treatment agent)으로 처리하는 방법이 있다.
그러나 그러한 처리가 이루어진 부분에서 스페이서 입자가 쉽게 함께 뭉치고 나쁜 건조 분산성 (dry dispersibility)을 보이며, 결과적으로 입자가 뭉침으로 인해서 후광 램프의 빛의 누출이 증가하므로 영상화면 질이 나빠진다는 사실이 밝혀졌다.
본 발명은 뛰어난 건조 분산성 (dry dispersibility)을 가진 액정 화면 (liquid crystal display, LCD)의 스페이서 (spacer); 상기 스페이서의 제조방법; 및 상기 스페이서를 포함하는 액정화면에 관한 것이다.
도 1 은 코로나 충전성질을 측정하기 위한 장치의 측정 메카니즘을 나타내는 평면도이고,
도 2 는 코로나 충전 성질을 측정하기 위한 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이고,
도 3 은 본 발명의 스페이서를 구체적으로 나타내는 단면도이고,
도 4 는 본 발명의 액정 화면을 구체적으로 나타내는 발췌 단면도이다.
발명의 목적
본 발명의 첫 번째 목적은 우수한 분산성을 가지며, 건식 방법으로 전극판 위에 분산될 때 쉽게 뭉치지 않는 액정 화면의 스페이서를 제공하는 것이다.
본 발명의 두 번째 목적은 액정의 방향이 뒤틀리거나 스페이서 입자가 뭉침으로 인하여 후광 램프의 빛이 누출되지 않도록 하는 액정 화면의 스페이서를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 첫 번째 또는 두 번째 목적의 스페이서를 제조할 수 있는 과정을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 기존의 것보다 더 우수한 영상 화면 질을 가지느 액정 화면을 제공하는 것이다.
발명의 요약
스페이서에 사용되는 입자의 예는 다음과 같다: 졸-겔 법에 의해 제조되는 실리카 입자 (일본 특허출원 공고번호 62-269933); 전술한 실리카 입자의 소결물 (일본 특허출원 공고번호 1-234826); 및 스티렌- 또는 디비닐벤젠- 기초 (based) 단량체를 현탁 중합하여 얻어지는 스티렌- 또는 디비닐벤젠- 기초 고분자 (일본 특허출원 공고번호 61-95016).
본 발명자들은 전술한 입자가 뭉치는 현상을 해결하기 위하여 스페이서에 사용되는 입자 자체를 개선시키는 것을 고려하였다. 이러한 고려 과정 중에 본 발명자들은 쉽게 뭉치지 않는 입자들의 지침 (index)이 필요하다는 것을 알아내었다. 다시 말해, 본 발명자들은 개선된 입자의 건조 분산성을 쉽게 평가할 수 있는 지침이 있으면, 실제로 개선된 입자를 건식 방법으로 분산한 다음 개선된 입자의 건조 분산성을 평가할 때마다 뭉침 현상의 발생을 관찰하는데 많은 시간과 노동력이 소요되기 때문에 그러한 지침이 편리하다는 것을 발견하였다. 그런 다음 본 발명자들은 이에 대한 많은 아이디어를 얻고, 이를 실험에 의하여 검토하였다. 결과적으로, 후술하는 변수 (parameter)가 상기 지침이 될 수 있다는 것이 증명되었다. 그러므로, 본 발명자들은 그러한 지침을 가지는 스페이서를 제안하기로 결정하였는데, 그러한 지침을 가지는 입자는 확실히 뛰어난 건조 분산성을 가지기 때문이다.
따라서, 본 발명에 따른 액정 화면의 스페이서는 전술한 첫 번째 목적을 달성하기 위하여, 평균 입자 지름이 0.5∼25 ㎛, 입자 지름에서의 변화 계수 (coefficient of variation)는 10% 또는 그 이하, 후술하는 측정방법에 따라 측정되는 변수인 "유동성 (fluidity)" 30% 또는 그 이상인 입자로 구성된다.
유동성을 측정하고 정의하기 위한 방법은 하기와 같은 단계로 구성된다.
세가지 다른 형태의 JIS-Z8801-표준체 (standard sieves) [아이다 세이사쿠쇼사 (Iida Seisakusho Co., Ltd.) 제품]를 쌓는다. 이 때 3개의 체는 황동 틀 (brass frame), 청동 메쉬 (bronze meshes)로 이루어져 있고, 내부 지름 75 mm, 깊이 20 mm, 메쉬 크기는 각각 150 ㎛ (100 메쉬), 75 ㎛ (200 메쉬) 및 45 ㎛ (330 메쉬)이고, 3개의 체는 위에서부터 메쉬 크기 150 ㎛ (100 메쉬), 75 ㎛ (200 메쉬) 및 45 ㎛ (330 메쉬)의 순서대로 쌓고;
조사를 위하여 가장 위에 있는 체의 메쉬 전체에 분말의 표면이 가능한 한 평평하도록 2.0 g 의 분말을 균일하게 뿌리고;
3개의 축적된 체를 폭 1 mm, 진동수 120 Hz 에서 120 초 동안 호소가와 마이크론사 (Hosokawa Micron Co., Ltd.)사 제품인 분말 시험기 PT-E (Powder Tester PT-E)를 이용하여 위, 아래로 진동시키고;
가장 밑에 있는 체를 통과한 분말 : 초기의 분말 (2.0 g)의 중량비 즉, 메쉬-통과비 (meshes-passing ratio)를 유동성으로 정의한다.
한편, 코로나 충전 (corona electrification) 5분 후에 충전 유지비 (electrification retention ratio)가 40% 또는 그 이상이면 액정의 방향이 불규칙함으로 인해 스페이서 외부로부터 후광 램프의 빛이 누출되는 것을 쉽게 방지할 수 있다는 사실이 또한 밝혀졌다. 여기에서 충전 유지비는 하기 방법에 의해 결정되는 수치이다.
따라서, 전술한 두 번째 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 스페이서는 코로나 충전 5분 후에 충전 유지비가 40% 또는 그 이상이 되는 것이 바람직하다.
충전 유지비 (Electrification Retention Ratio):
이는 도 1 및 도 2 에 나타낸 코로나 충전 성질 측정장치 (20; corona electrification property measurement apparatus)를 사용하여 하기와 같은 방법으로 측정된다.
이 장치에서 전도 지지체 (24; conveyance support)는 베드 (27; bed) 위에 수평으로 놓여진 2개의 레일 (49, 50) 위에 설치되어 있다. 전도 지지체 (24)는 정방향과 역방향으로 회전하며 움직이는 와이어 (26)의 끄는 힘 (tractional force)에 의해 베드 (27) 위의 레일 (49, 50)을 따라 앞뒤로 움직인다. 와이어 (26)가 정방향 및 역방향으로 회전하는 운동은 모터 (28)를 회전하여 운전함으로써 이루어진다. 전도 지지체 (24)가 전방 끝 위치 (원래 위치)에서 후방 끝 위치 (표면 전위 측정 위치)로 이동하는데 필요한 시간은 1초 이내이다. 위치 탐지기 (51, 52, 53; position detector)은 전도 지지체 (24)의 위치를 탐지하기 위하여 설치되어 있다. 코로나 방전 전극 (30; corona discharge electrode)은 운전 코스의 중앙 위치 위에 설치되고, 표면 전위 탐지기 (31)는 운전 코스의 후반 끝 위에 설치된다. 도면 중 미설명 부호 20은 슬라이닥 (slidac)이고, 21은 변압기이고, 22는 전압기이고, 57은 전위 탐지 회로이고 58은 리코더 (recorder)이다.
조사 대상인 분말 (23)은 금속으로 만들어진 셀 (도시되지 않음)에 놓고, 분말을 함유하는 셀을 탐지기 (51) 위치인 전도 지지체 (24) 위에 놓는다 (도 2a). 분말은 탐지기 (52) 위치에서 쉽게 코로나 방전되고 그에 의해 곧 충전되며 (도 2b), 분말의 표먼 전위는 위치 탐지기 (53)의 위치에서 탐지기 (31)에 의해 탐지된다 (도 2c). 분말 (23)의 표면 전위는 충전 후 즉시 시간 순서대로 측정된다. 또한, 일반적으로, 전위 측정의 0 점 보정 (zero adjustment)을 위해 충전되지 않은 상태의 표면 전위를 우선 측정한다. 전위 탐지 회로 (57)이 탐지기 (31)로부터 출력되는 신호를 탐지하고, 그 결과는 리코더 (58)에 의하여 시간 순서대로 기록된다.
실제 측정의 예를 들면, 지름 7.6 cm, 높이 0.5 cm 의 금속제 셀 안에 열려 있는 지름 5 cm, 깊이 0.3 cm 인 열려 있는 원통형의 홀에 분말 (23)을 넣고, 분말을 함유하고 있는 셀은 20℃, 60% RH 의 대기하에서 10시간 동안 변하지 않는 상태를 유지하게 한 다음 전도 지지체 (24) 위에 올려 놓는다. 이 측정을 위한 조건은 다음과 같다: 코로나 방전 전극 (30)에 적용되는 전압 3.6 kV, 코로나 방전 전극 (30)과 분말 (23)의 표면 사이의 거리는 2 cm. 이 측정은 20℃, 60% RH 의 대기하에서 수행된다.
코로나 충전 5분 후의 충전 유지비 (Ec)는 다음 변수를 사용하여 후술하는 방정식에 의하여 계산된다: 16시간 동안 변하지 않는 상태를 유지한 후의 표면 전위 (A), 코로나 충전 후 즉시 측정한 표면 전위 (B1) 및 코로나 충전 5분 경과 후 측정한 표면 전위 (B2).
상기 수학시 1에서: Ec는 코로나 충전 5분 후의 충전 유지비 (%)이고; Q1은 16시간 동안 변하지 않는 상태를 유지한 후의 충전량 (electrification quantity); Q2는 코로나 충전 바로 후의 충전량; Q3는 충전 5분 후의 충전량; C 는 분말 (23)의 전기용량이다.
본 발명에 따라, 스페이서 입자가 상기에서 정의한 바와 같은 유동성을 나타내도록 스페이서를 제조하는 첫 번째 과정은 미세한 입자를 입자 몸체 (particle body)의 표면에 부착하는 단계로 이루어져 있다.
그러한 과정의 결과물인 스페이서 1은, 전형적이 예시도인 도 3 에 나타난 바와 같이 미세한 입자 1b 가 입자 몸체 1a 의 표면에 부착되어 있는 구조를 가진다. 그러나 도 3은 예시도일 뿐이고, 입자 몸체 1a 의 표면에 부착되어 있는 미세 입자 1b의 개수뿐만 아니라 입자 몸체 1a 의 표면에 부착되어 있는 미세 입자 1b의 크기비는 스페이서 1의 실물과는 다를 수 있다.
본 발명에 따라, 스페이서 입자가 상기에서 정의한 바와 같은 유동성과 충전 유지비를 함께 나타내도록 스페이서를 제조하는 두 번째 과정은 원료 입자 (raw particle)의 표면을 다음과 같은 군 (화학식 1의 화합물, 화학식 2의 화합물 및 실라잔)에서 선택되는 적어도 하나의 실리콘 화합물로 처리하는 단계로 구성된다:
하기와 같은 화학식 1의 실란 화합물 (1):
상기 화학식 1에서: R1은 알킬 그룹의 적어도 하나의 수소 원자가 불소 원자로 치환된 플루오로 알킬 그룹; 6∼20 개의 탄소 원자를 가진 알킬 그룹; 6∼20 개의 탄소 원자를 가진 알케닐 그룹; 및 6∼20 개의 탄소 원자를 가진 아릴 그룹으로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 1가 그룹 (monovalent group); R2는 1∼5 개의 탄소 원자를 가진 알킬 그룹; 1∼5 개의 탄소 원자를 가진 알케닐 그룹; 및 6∼20 개의 탄소 원자를 가진 아릴 그룹으로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 1가 그룹 (monovalent group); X 는 1가의 가수분해될 수 있는 그룹으로서 2개의 X 는 서로 같거나 다를 수 있다;
하기와 같은 화학식 2의 실란 화합물 (2):
상기 화학식 2에서: R3∼R5각각은 알킬 그룹; 알케닐 그룹; 아릴 그룹; 및 알킬 그룹의 적어도 하나의 수소 원자가 치환됨으로써 얻어지는 플루오로 알킬 그룹으로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 1가 그룹 (monovalent group); 및 X 는 1가의 가수분해될 수 있는 그룹으로서 화학식 1의 화합물의 X 와 같거나 다를 수 있다; 및
실라잔 (silazane).
본 발명에 따른 액정 화면은 하기와 같이 구성된다:
a) 서로 상반되게 배열된 2개의 전극판;
b) 전극판 사이에 삽입되어, 전극판 사이의 간격 거리 (gap distance)를 유지시켜 주는 역할을 하는 스페이서;
c) 전극판 사이에 충전된 액정;
여기에서 스페이서는 평균 입자 지름이 0.5∼25 ㎛, 입자 지름에서의 변화 계수 (coefficient of variation)는 10% 또는 그 이하, 전술한 측정방법에 따라 측정되는 변수인 "유동성 (fluidity)"은 30% 또는 그 이상인 입자로 구성된다. 본 액정 화면에 관하여, 스페이서는 액정 화면에 진동이나 충격이 가해져도 스페이서 외부로부터 후광램프의 빛이 누출되는 것을 방지할 수 있도록 코로나 충전 5분 후에 충전 유지비가 40% 또는 그 이상이 되는 것이 바람직하다.
발명의 상세한 설명
첫째, 본 발명에 따른 스페이서를 하기에 설명한다.
스페이서를 구성하는 입자의 유동성은 30% 또는 그 이상의 범위이고, 바람직하게는 40% 또는 그 이상의 범위이고, 더욱 바람직하게는 50% 또는 그 이상의 범위이며, 가장 바람직하게는 60% 또는 그 이상의 범위이다. 유동성이 30% 미만이면, 상기 입자가 쉽게 뭉쳐지고, 따라서 뭉쳐진 입자가 그대로 전극판에 분산될 가능성이 높다. 결과적으로, 액정 화면 판 사이의 간격 거리가 동일하게 계속해서 유지되기가 어렵게 되어 후광 램프의 빛의 누출이 증가한다.
스페이서 입자의 평균 입자 지름은 0.5∼25 ㎛의 범위이며, 1∼18 ㎛의 범위인 것이 바람직하다. 0.5∼25 ㎛ 범위를 벗어나는 평균 입자 지름을 가지는 입자는 스페이서로 사용될 수 없다.
입자 지름에서의 변화 계수는 10% 또는 그 이하의 범위이며, 6% 또는 그 이하의 범위인 것이 바람직하다. 입자 지름의 변화 계수가 10% 를 초과하면 액정 층의 두께를 일정불변하게 유지하는 것이 어렵게 되어 쉽게 상의 불균일 (image unevenness) 현상이 일어난다.
여기에서, 평균 입자 지름 또는 입자 지름의 변화 계수의 정의 또는 측정 방법은 하기와 같다:
평균 입자 지름 및 입자 지름의 변화 계수:
평균 입자 지름, 입자 지름의 표준 편차, 및 입자 지름의 변화 계수는: 전자 현미경으로 입자를 관찰하고; 그 결과로서 생기는 전자 현미경 사진으로부터 임의로 선택된 200개의 입자들의 각각의 입자 지름을 측정하고; 하기 수학식 2에 따라 그 객관적인 수치를 계산하는 것; 에 의하여 결정된다.
본 발명의 스페이서의 충전 유지비는 코로나 충전 5분 후에 적어도 40% 인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 적어도 50%, 더욱 바람직하게는 적어도 60%, 가장 바람직하게는 적어도 70% 이다.
본 발명의 스페이서 입자의 유동성을 향상시키기 위한 수단에 특별한 제한은 없지만, 예를 들어 하기에서 언급한 바와 같이입자 몸체 (particle body) 표면에 미세 입자를 부착하거나 원료 입자 (raw particle)의 표면을 처리함으로써 유동성이 향상된다. 이렇게 유동성이 향상된 입자의 실질적인 부분 (substantial portion) 즉, 입자 몸체 또는 원료 입자에 해당하는 부분에 대해서는, 다양한 형태가 사용될 수 있으며, 특별한 제한은 없다. 그러나 그 예로 유기 가교결합된 고분자 입자 (organic croolinked polymer particle) 및 유기-무기-혼성 입자 (organic -inorganic-composite particle)를 들 수 있다. 이러한 입자들 중, 유기-무기-혼성 입자가 바람직한데, 이는 유기-무기-혼성 입자가 알맞은 경도와 기계적 탄성을 가지고 있어서, 분산된 입자의 수가 적어도 전극판 사이의 간격을 일정하게 유지할 수 있게 함으로써 스페이서로부터 후광 램프의 빛이 누출되는 것을 줄일 수 있기 때문이다.
유기 가교결합된 고분자 입자는 특별히 한정된 것을 아니지만 그들의 예는 다음과 같다: 벤조구아나민 (benzoguanamine), 멜라민 및 우레아로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 아미노 화합물의 경화된 입자 (cured particle) 또는 벤조구아나민과 포름알데히드의 축합반응으로 얻어지는 아미노 수지의 경화된 입자 (일본 특허출원 공고번호 62-068811); 디비닐벤젠을 단일중합 (homo- polymerizing)하거나 다른 비닐 단량체와 공중합 (copolymerization)하여 얻어지는 디비닐벤젠-가교결합된 수지 입자 (일본 특허출원 공고번호 1-14429).
상기에서 언급한 유기-무기 혼성 입자는 유기 및 무기 부분 (moiety)으로 이루어진 혼성물 (composite)이다. 이 혼성물에서 무기 부분은 특별히 제한되어 있는 것은 아니지만, 혼성물에 대해 무기 산화물로 환산하여 10∼90 중량%의 범위가 바람직하며, 보다 바람직하게는 25∼85 중량%, 더욱 바람직하게는 30∼80 중량% 이다. 무기 산화물로 환산한 무기 부분의 비는 높은 온도에서 소결하기 전의 혼성물 입자의 중량에 대한, 공기와 같은 산화적 대기 (oxidative atmosphere)하의 높은 온도 (1000℃)에서 소결한 후의 혼성물 입자의 중량 백분율에 의해 나타낸다. 무기 산화물로 환산하여 무기 부분이 10 중량% 미만이면, 혼성물 입자가 너무 부드러워서 전극판 위에 분산되는 스페이서의 개수가 크게 증가해야 한다. 한편, 상기 비가 90 중량% 를 초과하면 혼성물 입자가 너무 딱딱해져서 배향된 막 (oriented membrane)이 손상되거나 TFT 배열이 파괴되는 현상이 쉽게 일어난다.
유기-무기-혼성 입자의 특정 예로 유기 고분자 구조 (framework)와 폴리실록산 구조로 형성되는 혼성물 입자를 들 수 있다. 여기에서 폴리실록산 구조는 그 분자내에, 유기 고분자 구조의 적어도 하나의 탄소 원자에 직접, 그리고 화학적으로 결합된 규소 원자를 포함하는 유기 규소 (organosilicon)를 가진다. 또한 폴리실록산 구조를 구성하는 SiO2의 양은 혼성물 입자에 대해 10∼90 중량%의 범위이고, 25∼85 중량% 가 바람직하며, 30∼80 중량% 가 더욱 바람직하다 (일본 특허출원 공개번호 8-81561 및 USP 5,503,932). 그러나, 유기-무기-혼성 입자는 이러한 입자에 한정되는 것은 아니다.
상기 혼성 입자를 제조하는 과정은 특별히 한정되어 있지 않느나, 하기에서 언급하는 축합, 중합 및 열처리의 단계로 구성되는 제조과정이 선호되는데, 이 방법이 혼성 입자를 용이하게 제조할 수 있게 하기 때문이다.
축합 단계는 라디칼-중합할 수 있는 기를 포함하는 규소 화합물의 가수분해-축합을 수행하는 단계를 포함한다.
라디칼-중합할 수 있는 기를 포함하는 규소 화합물은 후술하는 화학식 3 내지 화학식 5 및 그들의 유도체 화합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 화합물이다.
상기 화학식 3에서: Ra는 수소 원자 또는 메틸이고; Rb는 1∼20 개의 탄소 원자를 가지고, 치환기를 가질 수도 있는 2가 유기 그룹; Rc는 수소 원자, 1∼5 개의 탄소 원자를 가진 알킬 그룹 및 2∼5 개의 탄소 원자를 가진 아실 그룹으로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 1가 그룹이다.
상기 화학식 4에서: Rd는 수소 원자 또는 메틸이고; Re는 수소 원자, 1∼5 개의 탄소 원자를 가진 알킬 그룹 및 2∼5 개의 탄소 원자를 가진 아실 그룹으로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 1가 그룹이다.
상기 화학식 5에서, Rf는 수소 원자 또는 메틸이고; Rg는 1∼20 개의 탄소 원자를 가지고, 치환기를 가질 수도 있는 2가 유기 그룹; Rh는 수소 원자, 1∼5 개의 탄소 원자를 가진 알킬 그룹 및 2∼5 개의 탄소 원자를 가진 아실 그룹으로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 1가 그룹이다.
중합 단계는 축합 단계 동안; 또는 축합 단계 후에; 또는 축합 단계 동안 및 축합 단계 후에; 라디칼 중합할 수 있는 그룹을 라디칼-중합 반응하는 단계를 포함한다. 열 처리 단계는 중합 단계의 결과물인 고분자 입자를 800℃ 또는 그 이하의 온도, 바람직하게는 150∼600℃ 의 온도에서 건조하고 소결하는 단계를 포함한다.
열 처리 단계는 예를 들어, 산소 농도가 10% (부피비) 또는 그 이하인 대기 하에서 수행된다.
상기 제조과정은 염색하는 단계를 더 포함할 수 있는데, 결과물인 입자는 축합 단계, 중합 단계 및 열 처리 단계로 구성되는 단계 중에서 선택되는 적어도 하나의 단계 동안; 또는 그 단계 후; 또는 그 단계 동안 및 그 단계 후에 염색된다.
스페이서의 모양은 특별히 한정되는 것은 아니지만 일정불변하는 전극판 사이의 간격 거리를 얻기 위하여 구 (sphere) 형태가 선호되는데, 이는 입자가 구 형태이면 이 입자는 모든 또는 거의 모든 방향에서 일정한 또는 거의 일정한 입자 지름을 가지기 때문이다.
필요에 따라, 스페이서는 예를 들어 염료 (dyes) 또는 안료 (pigment)를 함유하여 염색될 수 있다. 이 때 빛을 전달하기 어렵거나 빛을 전달하지 않는 색이 선호되는데, 이러한 색은 후광 램프의 빛이 누출되는 것을 방지할 수 있고, 상에 있어서 대비 질 (contrast in image quality)을 개선시킬 수 있기 때문이다. 빛을 전달하기 어렵거나 빛을 전달하지 않는 색의 예에는 검은색, 암청색 (dark blue), 짙은 감색 (navy blue), 자주색, 푸른색, 짙은 녹색, 녹색, 갈색 및 붉은색이 포함되는데, 특히 검은색, 암청색, 짙은 감색이 바람직하다. 염료 및/또는 안료는 스페이서에 단순히 함유될 수 있으나, 스페이서에 화학적으로 결합되는 것이 바람직한데, 이는 스페이서가 이러한 구조를 가지면 염료 또는 안료가 스페이서로부터 거의 누출되지 않기 때문이다.
다음, 본 발명의 첫 번째 제조과정을 설명한다.
유동성을 향상시키기 위한 미세 입자가 입자 몸체 (particle body)의 표면의 부분 또는 전체에 부착된다. 여기에서 언급되는 입자 몸체는 스페이서의 실질적인 부분 (substantial portion)에 해당하는 물질이다. 입자 몸체는 예를 들어, 유기 가교결합된 고분자 입자 또는 유기-무기-혼성 입자로 구성되며, 전술한 이유와 같은 이유로 유기-무기-혼성 입자로 구성되는 것이 바람직하다. 미세 입자가 입자 몸체에 부착되는 상태는 후술하는 예 중 하나가 될 수 있는데, 그러한 미세 입자 중 특정한 하나의 입자에 주의를 기울인다면: (1) 미세 입자가 입자 몸체에 끼워져 있는(embedded) 것이 아니라 단순히 부착되어 있어서 미세 입자의 대부분이 표면으로부터 노출되어 있는 상태; (2) 미세 입자의 일부분이 입자 몸체에 끼워져 있고, 그 나머지 미세 입자들만이 입자 몸체 표면에 노출되어 있는 상태 가 그 예이다. 미세 입자가 상태(1)인 경우, 그러한 상태의 입자는 더욱 우수한 건조 분산성을 가진다. 스페이서 전체 양에 대한 미세 입자 상태는 상기 상태(1) 또는 (2), 또는 상태(1) 및 (2)의 혼합 상태가 될 수 있다.
미세 입자의 평균 지름은 특별히 제한되지는 않지만, 1.0 ㎛ 또는 그 이하의 범위가 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.5 ㎛ 또는 그 이하, 더욱 바람직하게는 0.1 ㎛ 또는 그 이하, 가장 바람직하게는 0.03 ㎛ 또는 그 이하의 범위이다. 평균 입자 지름이 1.0 ㎛ 이상이면, 액정 화면의 간격 거리의 정확도에 크게 해를 끼쳐 영상의 질이 떨어지는 현상이 발생한다. 미세 입자의 평균 입자 지름과 입자 몸체의 평균 입자 지름의 비율은 특별히 제한된 것은 아니지만, 0.05 또는 그 이하의 비율인 것이 바람직하며, 0.01 또는 그 이하의 비율인 것이 보다 바람직하다. 미세 입자의 평균 입자 지름의 측정은 입자 몸체의 평균 입자 지름을 측정하기 위하여 전술한 방법에 따라 행한다.
입자 몸체에 대한 미세 입자의 부착 비율 (미세 입자 함유량)은 특별히 제한된 것은 아니지만, 예를 들어 입자 몸체에 대하여 0.001∼10 중량% 의 범위가 바람직하고, 0.05∼5 중량% 가 보다 바람직하며, 0.1∼1 중량% 가 더욱 바람직하다. 부착 비율이 0.001∼10 중량% 의 범위를 벗어나면 건조 분산성이 감소되기 쉽다.
미세 입자는 특별히 제한된 것은 없지만, 예를 들어 무기 미세 입자 (inorganic fine particle) 및 유기 가교결합된 입자로 이루어지는 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 타입이 사용되는데, 이는 이들이 건조 분산성을 더욱 향상시키기 때문이다.
무기 미세 입자는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어 건조 분산성을 더욱 향상시키기 위하여 SiO2, Al2O3, TiO2및 Fe2O3와 같은 금속 산화물 및 Si, Al, Ti 및 Fe의 수산화물로 구성되는 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 타입이 바람직하다. 이들 중 메틸과 같은 소수성 그룹으로 표면을 소수성이 되게 한 SiO2가 바람직한데, SiO2는 절연성이 커서 단락 (short circuit)이 일으키지 않기 때문이다. 상업적으로 이용할 수 있는 무기 미세 입자의 예는 에어로실(Aerosil) 50／130／200／200V／200CF／200FAD／300／300CF／380／TT600／OX50／R972／R972V／R972CF／R974／MOX80／MOX170／COK84／R812／RX200／R202／RY200／R805, 알루미늄 옥사이드 C, 티타늄 디옥사이드 T805, 티타늄 디옥사이드 P25 가 있는데, 이들 모두는 상품명이며 일본 에어로실사 (Nippon Aerosil Co., Ltd.) 제품이다.
유기 가교결합된 입자는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 폴리메틸 메타크릴레이트 또는 폴리스티렌을 가교결합하여 얻어지는 입자를 그 예로 들 수 있다.
본 발명의 스페이서는, 예를 들어 표면이 점착성이 있거나 끈끈한, 입자 몸체로서의 점착성 입자; 이 점착성 입자의 표면에 부착되는 미세 입자로 구성되는 구조를 가질 수 있다. 점착성 입자는 입자 몸체 표면의 적어도 일부분 즉, 입자 몸체 표면의 일부분 또는 전체가 점착성 층 (adhesive layer) 또는 압력 감지 점착성 층 (pressure sensitive adhesive layer)으로 덮혀 있다. 점착성 층 또는 압력 감지 점착성 층은 입자 몸체 표면에 화학적으로 결합될 수 있다. 점착성 층 또는 압력 감지 점착성 층은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 열가소성 수지를 함유하는 것이 바람직하다. 점착성 층 또는 압력 감지 점착성 층의 두께는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 보통 0.01∼2 ㎛ 의 범위이고, 0.05∼1 ㎛ 의 범위가 바람직하다. 점착성 층 또는 압력 감지 점착성 층에 함유되는 열가소성 수지는 그 열가소성 수지가 예를 들어, 전극판에 대한 점착제 또는 압력 감지 점착제의 역할을 한다면 특별히 제한되는 것은 아니다. 그러나, 점착성 (adhesion) 또는 끈끈함 (tackiness)을 더욱 향상시키기 위하여, 메타크릴릭 수지 및 메타크릴-스티렌 수지로 구성되는 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 타입이 가장 바람직하다. 열가소성 수지의 유리 전이 온도 (glass transition temperature)는 40∼100℃ 의 범위가 바람직하고, 50∼90℃ 의 범위가 더욱 바람직하다. 또한, 열가소성 수지의 초기-용융 온도 (melting-initiation temperature)는 50∼160℃ 의 범위가 바람직하고, 70∼140℃ 의 범위가 더욱 바람직하다. 열가소성 수지는 함유되어 있는 염료 및 안료에 의해 염색될 수 있다.
입자 몸체 (점착성 입자 포함)의 표면에 미세 입자를 부착하는 방법은 특별히 제한되어 있지는 않지만, 그 예로 다음과 같은 방법이 있다. 입자 몸체와 미세 입자를 전술한 부착비로, 볼 밀 (ball mill), 자동 분쇄기 (automatic mortar), 커피 분쇄기 (coffee mill) 같은 믹서 등의 혼합 장치 (mixing-appratus)를 사용하여 혼합하는데, 이러한 혼합은 고속 기체 흐름 충격 방법 (high-speed gas stream impact method)에 의해 수행된다. 상기 혼합 장치 중에서, 볼 밀이 선호되는데 이는 볼 밀이 입자들이 균일하게 부착되게 해 주기 때문이다.
다음, 본 발명의 두 번째 제조과정을 설명한다.
원료 입자 (raw particle)의 표면을 처리하는 각 실란 화합물 즉, 화학식 1 및 2의 화합물 그리고 실라잔 (silazane) 화합물을 하기에 명확하게 설명한다.
여기에서 언급된, 원료 입자란 스페이서의 실질적인 부분 (substantial portion)에 해당하는 물질이다. 원료 입자란 예를 들어, 유기 가교결합된 고분자 입자 또는 유기-무기-혼성 입자이며 전술한 이유와 같은 이유에서 유기-무기-혼성 입자로 구성되는 것이 바람직하다.
화학식 1에서 R1의 예인 플루오로 알킬 그룹은 특별히 제한되지는 않지만, 예를 들어, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 헥실, 옥틸, 노닐, 데실, 도데실, 트리데실, 헵타데실, 헥사데실 및 옥타데실과 같은 알킬기의 하나 또는 그 이상의 수소 원자가 불소 원자로 치환된 플루오로 알킬 그룹을 포함한다.
R1의 또다른 예인 6∼20개의 탄소원자를 가지는 알킬 그룹은 특별히 제한되지는 않지만, 예를 들어 헥실, 옥틸, 노닐, 데실, 도데실, 트리데실, 헵타데실, 헥사데실 및 옥타데실을 포함한다.
R1의 또다른 예인 6∼20개의 탄소원자를 가지는 알케닐 그룹은 특별히 제한되지는 않지만, 헥세닐 및 옥테닐을 포함한다.
R1의 또다른 예인 6∼20개의 탄소원자를 가지는 아릴 그룹은 특별히 제한되지는 않지만, 페닐, 톨릴 (tolyl), 벤질 및 페네틸 (phenethyl) 그룹을 포함한다.
R1은 3∼9개의 탄소원자를 가지는 플루오로 알킬 그룹 또는 6∼9개의 탄소원자를 가지는 알킬 그룹이 바람직한데, 이는 R1이 이러한 그룹일 경우, 결과물인 스페이서가 코로나 충전 5분 후에 높은 충전 유지비를 가지기 때문이다.
화학식 1에서 R2의 예인 1∼5개의 탄소원자를 가지는 알킬 그룹은 특별히 제한되지는 않지만, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸 및 펜틸을 포함한다.
R2의 또다른 예인 1∼5개의 탄소원자를 가지는 알케닐 그룹은 특별히 제한되지는 않지만, 비닐 및 프로페닐을 포함한다.
R2의 또다른 예인 6∼20개의 탄소원자를 가지는 아릴 그룹은 특별히 제한되지는 않지만, 상기 R1의 예로서 전술한 아릴그룹의 예를 포함할 수 있다.
특히, R2는 메틸 및 에틸이 바람직한데, 이는 R2가 이러한 그룹일 경우, 후술할 원료 입자를 쉽게 처리할 수 있기 때문이다.
화학식 1 또는 화학식 2에서 X 는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 알콕시, 아실옥시, 히드록실 및 할로겐 원자로 구성되는 그룹에서 선택되는 최소한 하나의 타입을 포함한다. 특히, 1∼5개의 탄소원자를 가지는 알콕시 그룹 및 2∼5개의 탄소원자를 가지는 아실옥시 그룹으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 것이 바람직한데, 이는 X 가 이러한 그룹일 경우, 가수분해의 부산물이 쉽게 제거될 수 있고 유동성 또는 충전 유지비에 나쁜 영향을 미치지 않기 때문이다.
화학식 1의 실란 화합물은, 그 화합물이 전술한 그룹을 포함하는 경우에는 특별히 제한은 없지만, 이들의 특정 예로는 3,3,3-트리플루오로프로필메틸디메톡시실란, 3,3,3-트리플루오로프로필메틸디클로로실란, (트리데카플루오로-1,1,2,2-테트라히드로옥틸)메틸디메톡시실란, n-옥틸메틸디메톡시실란, n-데실메틸디메톡시실란, n-도데실메틸디메톡시실란 이 있다. 특히 3,3,3-트리플루오로프로필메틸디메톡시실란이 바람직한데, 이는 이 화합물이 유동성 또는 충전 유지비를 향상시키기 때문이다.
화학식 2에서 R3∼ R5의 예인 알킬 그룹은 특별히 제한되지는 않지만, 상기에서 R1또는 R2의 예로서 언급된 알킬 그룹을 포함한다.
R3∼ R5의 또다른 예인 아릴 그룹은 특별히 제한되지는 않지만, 상기에서 R1의 예로서 언급된 아릴 그룹을 포함한다.
R3∼ R5의 또다른 예인 알케닐 그룹은 특별히 제한되지는 않지만, 상기에서 R1또는 R2의 예로서 언급된 알케닐 그룹을 포함한다.
R3∼ R5는 3∼9개의 탄소원자를 가지는 알킬 그룹, 3∼9개의 탄소원자를 가지는 알케닐 그룹, 3∼9개의 탄소원자를 가지는 아릴 그룹; 및 알킬, 알케닐 및 아릴 그룹의 적어도 하나의 수소 원자가 불소 원자로 치환된 플루오로알킬 그룹인 것이 바람직한데, 이는 R3∼ R5가 이러한 그룹일 경우, 유동성 또는 충전 유지비가 향상되기 때문이다.
화학식 2의 실란 화합물은, 그 화합물이 전술한 그룹을 포함하는 경우에는 특별히 제한은 없지만, 이들의 특정 예로는 트리메틸메톡시실란, 트리에틸에톡시실란, 트리페닐실라놀, 트리-n-헥실클로로실란, (3,3,3-트리플루오로프로필)디메틸클로로실란, (3,3,3-트리플루오로프로필)디메틸메톡시실란, (트리데카플루오로-1,1, 2,2-테트라히드로옥틸)디메틸메톡시실란, p-톨릴디메틸클로로실란, 트리벤질클로로실란 이 있다.
화학식 1 및 2의 실란 화합물은 불소 원자를 포함하는 것이 바람직한데, 이는 실란 화합물이 불소 원자를 포함하면 결과물인 스페이서의 유동성 및 충전 유지비가 향상되기 때문이다.
실라잔은 특별히 제한되지는 않지만, 그 예로 헥사메틸디실라잔, 1,1,3,3,5, 5,-헥사메틸사이클로트리실라잔 이 있다.
원료 입자의 표면을 상기의 실리콘 화합물로 처리하는 방법은 통상적인 것이므로 특별히 제한되지 않는다. 그러나, 그 예로 하기의 (1)∼(3)의 방법이 있다.
(1) 원료 입자를 실리콘 화합물을 함유하는 처리 용액에 담근 다음 건조하는 방법 (건조 전에 필터레이션을 수행할 수 있다).
(2) 실리콘 화합물을 함유하는 처리 용액을 원료 입자에 스프레이하거나 원료 입자와 혼합한 다음 건조하는 방법.
(3) 실리콘 화합물을 기체화시켜, 그 기체를 원료 입자와 접촉시키는 방법.
사용되는 실리콘 화합물의 양은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 원료 입자에 대해 0.1∼100 중량%의 범위가 바람직하고, 0.2∼50 중량%의 범위가 보다 바람직하며, 0.5∼30 중량%의 범위가 더욱 바람직하다. 실리콘 화합물의 양이 0.1 중량% 보다 적으면 실리콘 화합물의 처리 효율이 낮아져서 유동성 또는 코로나 충전 유지비가 감소될 수 있다. 실리콘 화합물의 양이 100 중량% 보다 많으면 많은 양의 실리콘 화합물이 반응하지 않은 상태로 남아 있어서, 유동성이 낮아져서 건조 분산성이 나빠질 수 있다.
건조 온도는 40∼250℃ 의 범위인 것이 바람직하고, 60∼200℃ 의 범위가 보다 바람직하다. 건조 지속시간은 10 분에서 12 시간의 범위가 바람직하고, 30 분에서 5 시간의 범위가 더욱 바람직하다. 건조 온도 또는 건조 지속시간이 이 범위를 벗어나면 요구되는 유동성 또는 충전 유지비가 실현되지 않을 가능성이 있다. 또한, 감압하 또는 진공하에서 건조시키는 것이 바람직한데, 이는 이런 조건하에서 건조시키는 것이 표면 처리를 촉진시키기 때문이다.
스페이서의 원료 입자를 실리콘 화합물로 처리하는 것은 결과물인 스페이서의 표면에 실리콘 화합물을 포함하는 플루오로알킬 그룹, 알킬 그룹, 아릴 그룹 및 알케닐 그룹과 같은 전술한 그룹을 제공하는 것으로 생각된다. 그러므로, 표면 처리는 결과물인 스페이서의 유동성 및 충전 유지비를 향상시켜서, 탁월한 건조 분산성을 제공하고 진동이나 충격이 가해지더라도 스페이서 외부로부터 후광 램프의 빛이 누출되는 것이 증가하는 현상을 방지한다. 또한, 실리콘 화합물이 단일 (mono-) 또는 2작용기 (bifunctional) 유기 실리콘 화합물이기 때문에 표면 처리에 의해 실리콘 화합물로부터 유도되는 실라놀 화합물이 거의 생성되지 않으며, 충전 유지비가 향상되고, 더욱이 알킬트리알콕시실란으로 처리했을 때 볼 수 있는 바와 같이 실라놀 그룹으로 인하여 일어나는 뭉침현상이 발생하기 어렵다. 따라서 결과물인 스페이서는 유동성이 매우 커서 건조 분산성이 특히 우수하다.
상기에서 언급한 방법으로 실리콘 화합물로 처리된 원료 입자는 잔류 실리콘 화합물 또는 염산, 알코올 또는 카복실산과 같은 부산물을 제거하기 위하여 물 또는 알코올과 같은 용매로 세척된다. 그런 다음, 생성물을 필터레이션 또는 원심 분리와 같은 통상적인 방법에 의하여 분리한 후 단분산 (mono- dispersion)을 위하여 분쇄하여 액정 화면에 사용되는 스페이서를 얻는다.
전술한 실리콘 화합물을 이용한 처리단계에 우선하여 원료 입자를 활성화시키는 것이 바람직한데, 이는 표면의 활성화가 이어서 하게 될 실리콘 화합물을 이용한 표면 처리를 촉진하는 작용을 하기 때문이다. 활성화 방법은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 그 예로서 원료 입자를 낮은 농도의 수용성 산 또는 알칼리성 용액과 접촉하는 방법 및 원료 입자에 오존, 전자선 또는 X-선과 같은 광선 (ray)을 조사하는 방법이 있다. 특히, 원료 입자가 유기-무기-혼성 입자인 경우에 원료 입자를 낮은 농도의 수용성 산 또는 알칼리성 용액과 접촉하는 방법이 바람직한데, 이는 이러한 방법이 원료 입자의 표면을 쉽게 활성화시켜서 이어서 하게 될 실리콘 화합물을 이용한 표면 처리를 효율적으로 수행할 수 있게 해주기 때문이다. 원료 입자는 실리콘을 포함하는 것이 바람직한데, 이는 실라놀 그룹 (-SiOH)이 그러한 원료 입자위에 형성될 수 있어서 이어서 하게 될 표면 처리를 더욱 효율적으로 수행할 수 있기 때문이다.
다음, 본 발명의 액정 화면을 설명한다.
본 발명의 액정 화면에서, 액정 화면의 구조는 기본적으로 종래의 액정화면과 같다. 그러나 전술한 본 발명의 스페이서 (1A, 1B)가 종래의 스페이서 대신에 전극판 (110, 120) 사이에 삽입되어 있어서, 전극판 (110, 120) 사이의 간격 거리를 일정하게 유지시켜 준다 (도 4 참조). 전극판 (110, 120)은 스페이서 (1A, 1B) 의 입자 지름과 동일하거나 거의 동일한 간격 거리를 가진다. 도 4 에서 미설명 부호 2 는 하부-판 물질 (lower-substrate material)이고, 3 은 상부-판 물질 (upper-substrate material)이고, 4 는 배향된 막 (oriented membrane) 이고, 5 는 전극이고, 6 은 편광 필름 (polarizing film)이고, 7 은 밀봉 물질 (sealing material)로 둘러싸인 간격(gap) 내에 충전된 액정이다.
본 발명의 액정 화면에 제공되는 스페이서 (1A, 1B)는 특히 우수한 건조 분산성을 가지고, 건식 방법으로 평평하게 판 (2, 3) 전체에 균일하게 분산될 수 있어서 본 발명의 액정 화면은 색대비가 높고, 거의 균일하며 높은 영상 질을 가진다. 따라서 본 발명의 액정 화면은 바람직하게는 12 인치 또는 그 이상, 보다 바람직하게는 13인치 또는 그 이상의 사이즈가 큰 패널 (panel)의 액정 화면에 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명의 액정 화면에서, 스페이서 (1A, 1B)를 제외한 구성요소 예를 들어, 전극판 (110, 120), 봉인 물질 (8), 액정 (7) 등은 기존의 액정 화면의 구성요소과 같고 기존의 액정 화면의 구성요소와 동일한 방법으로 사용된다. 전극판 (110, 120)은 유리판 또는 필름과 같은 판 물질 (2, 3)의 표면위에 전극을 형성시킴으로써 제조된다. 필요에 따라, 전극 (5)를 덮기 위하여 배향층 (4; oriented layer)을 더 생성시킬 수 있다. 액정 (7)은 하기의 예와 같이 종래의 것들이 사용될 수 있다: 바이페닐, 페닐사이클로헥산, 쉬프 염기 (Schiff bases), 아조, 아족시, 벤조산 에스테르, 터페닐 (terphenyl), 사이클로헥실 카복실산 에스테르, 바이페닐사이클로헥산, 피리미딘, 다이옥산, 사이클로헥실사이클로헥산 에스테르, 사이클로헥실에탄, 사이클로헥센 및 불소. 밀봉 물질 (8)의 예로는 에폭시 수지 점착성 밀봉 물질 (epoxy resin adhesive sealing material)및 UV-경화가능한 (UV-curable) 밀봉 물질이 있다.
본 발명의 액정 화면을 제조하는 과정의 예로 하기의 연속적인 단계로 구성되는 과정을 들 수 있다:
본 발명의 면내 스페이서 (1A; in-plane spacer)를 2 개의 전극판 (2, 3) 중 하나의 전극판 (2)에 건식 방법으로 균일하게 분산시키고; 다른 전극판 (3)을 그 위에 올리고; 적절하게 가압된 상태에서 결과물인 혼성물을 100∼180℃ 의 온도에서 1∼60분 동안 가열하거나 40∼300 mJ/cm 의 자외선을 결과물인 혼성물에 조사함으로써 점착성 봉인 물질 (8)을 봉인 부분 스페이서 (1B; sealing part spacer)가 배열된 위치에 제공하기 위하여 열처리 (thermal curing) 또는 UV-처리 (UV-curing)하고; 액정 (7)을 판 (2, 3) 사이의 간격에 주입하고; 액정 (7)이 주입된 부분을 밀봉하여, 액정 화면을 제조한다.
이하, 본 발명에 따른 실시예 및 본 발명에 따르지 않은 비교예에 의하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 단 본 발명이 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
<실시예 A1>
디비닐벤젠 80 중량% 및 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트 20 중량% 의 단량체 혼합물을 현탁중합시켰다. 고분자 입자를 데칸테이션 (decantation)으로 결과물인 슬러리로부터 분리하고, 물로 세척한 다음, 입자 지름에 따라 분류하여 평균 입자 지름 6.0 ㎛ 이고, 입자 지름의 변화 계수가 5.3 % 인 입자 몸체 (A1)를 얻었다. 이 입자 몸체 (A1)의 유동성 (본 명세서의 발명의 상세한 설명 부분에서 설명한 방법에 의해 측정된)은 10 % 였다.
다음, 상기에서 얻은 입자 몸체 (A1) 100 g 과 미세 입자로서 소수성 미세 입자인 SiO2[에어로실 R972, 일본 에어로실사 제품 (Aerosil R792, Nippon Aerosil Co., Ltd.), 평균 입자 지름 약 16 nm] 5 g 을 볼 밀 (ball mill)을 사용하여 함께 혼합하여 미세 입자를 입자 몸체 (A1)의 표면에 부착하여, 스페이서 (A1)를 얻었다. 스페이서 (A1)의 유동성은 60% 였다.
다음, 상기에서 제조한 스페이서 (A1)의 건조 분산성을 하기와 같은 방법으로 측정하였다.
스페이서 (A1)을 고속 기체 흐름 방식을 이용한 건식 방법으로 300 mm × 345 mm 의 전극판 위에 분산시킨 다음 전극판 위에 25개의 관찰 구역 (observation division)을 선택하여 관찰하였다. 그 결과, 2개의 뭉친 스페이서 덩어리가 있는 관찰 구역이 단 1개 존재했고, 3개 이상의 뭉친 스페이서 덩어리는 존재하지 않았다.
다음, 스페이서 (A1)를 이용하여 하기와 같은 방법으로 액정 화면을 제조하였다.
도 4 에 나타난 바와 같이, 첫째로 전극 (5; 예를 들어 투명 전극) 및 배향된 폴리이미드 막 (4)을 300 mm × 345 mm × 1.1 mm 의 하부 유리 판 (2) 위에 차례로 형성시킨 다음 문질러서 (rubbing) 하부 전극판 (110)을 제조하였다. 그런 다음, 고속 기체 흐름 방식을 이용한 건식 방법으로 스페이서 (A1)를 하부 전극판 (110) 위에 면내 (in-plane) 스페이서 (1A)로서 분산시켰다.
한편, 전극 (5; 예를 들어 투명 전극) 및 배향된 폴리이미드 막 (4)을 300 mm × 345 mm × 1.1 mm 의 상부 유리 판 (3) 위에 차례로 형성시킨 다음 문질러서 (rubbing)을 수행함으로써 상부 전극판 (120)을 제조하였다. 그런 다음, 스페이서 (A1)의 분산이 봉인 부분 스페이서 (1B)로서 에폭시 수지 점착성 봉인 물질 (8)의 30 부피%로 상부 전극판 (120)의 점착성 봉인 부분이 될 부분에 스크린-프린트 (screen-print)되었다.
다음, 상부 및 하부 전극판 (120, 110)을 면내 스페이서 (1A)를 사이에 두고 서로 다른 것 위에 쌓는데 이 때 전극 (5) 및 배향된 막 (4)이 각각 서로 반대로 배열되도록 해야 한다. 그런 다음 결과물인 혼성물 150℃ 온도, 1kg/cm2로 가압한 상태에서 30분 동안 가열하여 점착성 봉인 물질 (8)을 열처리하였다.
다음, 2개의 전극판 (120, 110) 사이의 간격을 진공 상태로 한 후 다시 대기압으로 돌아오게 하여 STN 액정 (7)을 주입하고, 액정이 주입된 부분을 밀봉하였다. 다음, PVA (폴리비닐알코올) 편광 필름 (6)을 상부 및 하부 유리판 (2, 3)의 바깥 부분에 접착시켜서 액정화면 (A1)을 제조하였다.
상기에서 제조한 액정화면 (A1)에서 간격 거리는 전체적으로 일정하였고, 상이 형성되지 않는 영역 (area)은 작고, 액정의 비정상적인 배향도 거의 일어나지 않았으며, 영상 화면 질도 일정하였다.
<비교 실시예 A1>
실시예 A1에서 제조한 입자 몸체 (A1)자체를 스페이서로 사용하였고, 그의 건조분산성은 실시예 A1에서와 같은 방법으로 측정하였다. 그 결과, 4개 또는 그 이상의 입자 몸체 (A1)가 뭉쳐서 형성되는 덩어리를 함유하는 구역 (division)이 10개나 있었다.
또한 액정 화면도 실시예 A1과 동일한 방법으로 입자 몸체 (A1)를 사용하여 제조되었다. 그러나 결과물인 액정 화면에서, 간격 거리는 일정하지 않았고, 상도 평평하지 못했으며, 영상 화면 질도 좋지 않았다.
<실시예 A2>
초기-축합 산물인 멜라민-포름알데히드에 촉매인 도데실벤젠술폰산을 가하고, 결과 혼합물은 초기-축합 산물을 더 축합시키기 위하여 가열하여 경화시켰다. 결과물인 입자를 데칸테이션 (decantation)으로 결과물인 슬러리로부터 분리하고, 물로 세척한 다음, 입자 지름에 따라 분류하여 평균 입자 지름 3.8 ㎛ 이고, 입자 지름의 변화 계수가 4.3 % 인 입자 몸체 (A2)를 얻었다. 이 입자 몸체 (A2)의 유동성은 7 % 였다.
다음, 상기에서 얻은 입자 몸체 (A2) 100 g 과 고순도 초미세 입자인 Al2O3[알루미늄 옥사이드 C, 일본 에어로실사 제품, 평균 입자 지름 약 13 nm] 2 g 을 볼 밀 (ball mill)을 사용하여 함께 혼합하여 미세 입자를 입자 몸체 (A2)의 표면에 부착하여, 스페이서 (A2)를 얻었다. 스페이서 (A2)의 유동성은 37% 였다.
다음, 상기에서 제조한 스페이서 (A2)의 건조 분산성을 실시예 A1과 같은 방법으로 측정하였다. 그 결과, 2개의 뭉친 스페이서 덩어리가 있는 관찰 구역이 2개 존재했고, 3개 이상의 뭉친 스페이서 덩어리가 존재하는 관찰 구역은 1개 존재하였으며, 4개 또는 그 이상의 뭉친 스페이서 덩어리가 존재하는 관찰 구역은 존재하지 않았다.
다음, 스페이서 (A2)를 이용하여 실시예 A1과 같은 방법으로 액정 화면을 제조하였다. 결과적으로 상기에서 제조한 액정화면에서 간격 거리는 전체적으로 일정하였고, 상이 형성되지 않는 영역 (area)은 작고, 액정의 비정상적인 배향도 거의 일어나지 않았으며, 영상 화면 질도 일정하였다.
<비교 실시예 A2>
실시예 A2에서 제조한 입자 몸체 (A2)의 건조분산성을 실시예 A1에서와 같은 방법으로 측정하였다. 그 결과, 4개 또는 그 이상의 입자 몸체 (A1)가 뭉쳐서 형성되는 덩어리를 함유하는 구역 (division)이 12개나 있었다.
또한 액정 화면도 실시예 A1과 동일한 방법으로 입자 몸체 (A2)를 사용하여 제조되었다. 그러나 결과물인 액정 화면에서, 간격 거리는 일정하지 않았고, 상도 평평하지 못했으며, 영상 화면 질도 좋지 않았다.
<실시예 A3>
m-디비닐벤젠 (순도 : 92 %) 85 중량% 및 아크릴로니트릴 15 중량%의 단량체 혼합물을 현탁 중합시켰다. 고분자 입자를 데칸테이션 (decantation)으로 결과물인 슬러리로부터 분리하고, 물로 세척한 다음, 입자 지름에 따라 분류하여 평균 입자 지름 7.8 ㎛ 이고, 입자 지름의 변화 계수가 3.0 % 인 입자 몸체 (A3)를 얻었다. 이 입자 몸체 (A3)의 유동성은 9 % 였다.
다음, 상기에서 얻은 입자 몸체 (A3) 100 g 과 고순도 초미세 입자인 TiO2[티타늄 옥사이드, 일본 에어로실사 제품, 평균 입자 지름 약 21 nm] 4 g 을 볼 밀 (ball mill)을 사용하여 함께 혼합하여 미세 입자를 입자 몸체 (A3)의 표면에 부착하여, 스페이서 (A3)를 얻었다. 스페이서 (A3)의 유동성은 40% 였다.
다음, 상기에서 제조한 스페이서 (A3)의 건조 분산성을 실시예 A1과 같은 방법으로 측정하였다. 그 결과, 2개의 뭉친 스페이서 덩어리가 있는 관찰 구역만이 단 2개 존재했고, 3개 또는 그 이상의 뭉친 스페이서 덩어리가 존재하는 관찰 구역은 존재하지 않았다.
다음, 스페이서 (A3)를 이용하여 실시예 A1과 같은 방법으로 액정 화면을 제조하였다. 결과적으로 상기에서 제조한 액정화면에서 간격 거리는 전체적으로 일정하였고, 상이 형성되지 않는 영역 (area)은 작고, 액정의 비정상적인 배향도 거의 일어나지 않았으며, 영상 화면 질도 일정하였다.
<비교 실시예 A3>
실시예 A3에서 제조한 입자 몸체 (A3) 자체를 스페이서로 사용하였고, 그의 건조분산성을 실시예 A1에서와 같은 방법으로 측정하였다. 그 결과, 4개 또는 그 이상의 입자 몸체 (A3)가 뭉쳐서 형성되는 덩어리를 함유하는 구역 (division)이 8개나 있었다.
또한 액정 화면도 실시예 A1과 동일한 방법으로 입자 몸체 (A3)를 사용하여 제조되었다. 그러나 결과물인 액정 화면에서, 간격 거리는 일정하지 않았고, 상도 평평하지 못했으며, 영상 화면 질도 좋지 않았다.
<실시예 A4>
스티렌 50 중량%, 메틸 메타크릴레이트 15 중량% 및 γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 35 중량%의 단량체 혼합물을 분산 중합 (dispersion polymerization)시켰다. 고분자 입자를 데칸테이션 (decantation)으로 결과물인 슬러리로부터 분리하고, 물로 세척하고, 입자 지름에 따라 분류한 다음 200℃ 온도, 감압하에서 건조시켜 평균 입자 지름 5.5 ㎛ 이고, 입자 지름의 변화 계수가 4.7 % 인 입자 몸체 (A4)를 얻었다. 이 입자 몸체 (A4)의 유동성은 10 % 였다.
다음, 상기에서 얻은 입자 몸체 (A4) 100 g 과 소수성 미세 입자인 SiO2[에어로실 R972, 일본 에어로실사 제품, 평균 입자 지름 약 16 nm] 3 g 을 볼 밀 (ball mill)을 사용하여 함께 혼합하여 미세 입자를 입자 몸체 (A4)의 표면에 부착하여, 스페이서 (A4)를 얻었다. 스페이서 (A4)의 유동성은 71% 였다.
다음, 상기에서 제조한 스페이서 (A4)의 건조 분산성을 실시예 A1과 같은 방법으로 측정하였다. 그 결과, 뭉친 스페이서 덩어리가 있는 관찰 구역은 존재하지 않았다.
다음, 스페이서 (A4)를 이용하여 실시예 A1과 같은 방법으로 액정 화면을 제조하였다. 결과적으로 상기에서 제조한 액정화면에서 간격 거리는 전체적으로 일정하였고, 상이 형성되지 않는 영역 (area)은 작고, 액정의 비정상적인 배향도 거의 일어나지 않았으며, 영상 화면 질도 일정하였다.
<비교 실시예 A4>
실시예 A4에서 제조한 입자 몸체 (A4) 자체를 스페이서로 사용하였고, 그의 건조분산성을 실시예 A1에서와 같은 방법으로 측정하였다. 그 결과, 4개 또는 그 이상의 입자 몸체 (A4)가 뭉쳐서 형성되는 덩어리를 함유하는 구역 (division)이 9개나 있었다.
또한 액정 화면도 실시예 A1과 동일한 방법으로 입자 몸체 (A4)를 사용하여 제조되었다. 그러나 결과물인 액정 화면에서, 간격 거리는 일정하지 않았고, 상도 평평하지 못했으며, 영상 화면 질도 좋지 않았다.
<실시예 B1>
혼성 입자 (1)는 알콕시실릴 (alkoxysilyl) 그룹의 공동-가수분해-폴리축합 반응과 γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 및 비닐트리메톡시실란 (중량비: 55/45)의 2중 결합의 라디칼 중합 반응을 수행하여 제조되었다.
상기에서 제조한 혼성 입자 (1)는 평균 입자 지름이 6.0 ㎛ 이고, 입자 지름의 변화 계수가 3.2 % 이며, SiO2[대기 (air atmosphere)하 1000 ℃에서 소결된]로 환산한 폴리실록산 구조의 함량은 혼성 입자 (1)에 대해 50.5 중량% 이다.
혼성 입자 (1)를 활성화시키기 위하여 0.1 % 수용성 암모니아 20 g 및 메탄올 25 g 의 혼합 용매에 혼성 입자 (1)를 분산시키고 결과물인 혼합물을 하루 밤 동안 그대로 방치하였다. 이어서, 상기 혼합물을 감압 하에서 필터로 필터링함으로써 용매를 충분히 제거한다. 필터 상의 잔류물을 45 g 의 톨루엔에 분산시키고, 이 분산액에 처리 시약으로 3,3,3-트리플루오로프로필메틸디메톡시실란 1.0 g 을 첨가하였다. 이 혼합물을 교반하면서 가열하여 톨루엔을 날려 보내고 분말을 얻는다. 이 분말을 200℃, 진공 하에서 건조시키고, 톨루엔으로 세척하고 이어서 메탄올로 세척한 다음 100℃, 진공 하에서 건조시켜서 표면-처리된 입자 (B1)를 얻었다.
표면-처리 입자 (B1)은 평균 입자 지름, 입자 지름의 변화 계수, 코로나 충전 5분 후의 충전 유지비 (Ec), 유동성 및 건조 분산성이 조사되었는데 그 결과를 표 1에 나타내었다. 그러나, 본 실시예 및 후술하는 비교 실시예에서 건조 분산의 방식이 고속 기체 흐름 방식에서 정전기 분산 방식으로 변경되었다.
다음, 표면-처리 입자 (B1)를 스페이서로 사용하여 실시예 A1과 동일한 방법으로 화면 크기가 13 인치인 STN 타입 액정 화면 (B1)을 제조하였다. 그러나, 건조 분산의 방식은 고속 기체 흐름 방식에서 정전기 분산 방식으로 변경되었다. 표 1에 나타낸 바와 같이 액정 화면 (B1)에 있어서, 간격 거리는 일정하였고 영상 화면 질도 양호하였다.
다음, 액정 화면을 120 ℃에서 달구었다. 그리고 1000회-충격 실험을 한 후에 액정 화면 (B1)의 간격 거리, 후광 램프의 빛 누출 증가 정도 및 영상 화면 질을 조사하였다. 그 결과는 표 1에 나타내었다.
<실시예 B2∼B5>
표면-처리 입자 (B2)∼(B5)는 각각 표 1에 나타낸 바와 같이 처리 시약의 종류만 달리하여 실시예 B1과 같은 방법으로 제조되었다.
표면-처리 입자 (B2)∼(B5)는 실시예 B1과 동일한 방법으로 평균 입자 지름, 입자 지름의 변화 계수, 코로나 충전 5분 후의 충전 유지비 (Ec), 유동성 및 건조 분산성이 조사되었는데 그 결과를 표 1에 나타내었다.
다음, 표면-처리 입자 (B2)∼(B5)를 스페이서로 사용하여 실시예 B1과 동일한 방법으로 액정 화면 (B2)∼(B5)를 제조하였다. 표 1에 나타낸 바와 같이 액정 화면 (B1)에 있어서, 간격 거리는 일정하였고 영상 화면 질도 양호하였다.
다음, 1000회-충격 실험을 한 후에 액정 화면 (B2)∼(B5)의 간격 거리, 후광 램프의 빛 누출 증가 정도 및 영상 화면 질을 조사하였다. 그 결과는 표 1에 나타내었다.
<비교 실시예 B1∼B6>
비교 표면-처리 입자 (B11)∼(B16)은 각각 표 2에 나타낸 바와 같이 처리 시약으로 표면 처리될 원료 입자의 종류 및 처리 시약만 달리하여 실시예 B1과 같은 방법으로 제조되었다.
비교 표면-처리 입자 (B11)∼(B16)는 실시예 B1과 동일한 방법으로 평균 입자 지름, 입자 지름의 변화 계수, 코로나 충전 5분 후의 충전 유지비 (Ec), 유동성 및 건조 분산성이 조사되었는데 그 결과를 표 2에 나타내었다.
다음, 비교 표면-처리 입자 (B11)∼(B16)를 스페이서로 사용하여 실시예 B1과 동일한 방법으로 비교 액정 화면 (B11)∼(B16)를 제조하였다. 비교 액정 화면 (B11)∼(B16)의 간격 거리 및 영상 화면 질이 조사되어 표 2에 그 결과를 나타내었다.
다음, 1000회-충격 실험을 한 후에 비교 액정 화면 (B11)∼(B16)의 간격 거리, 후광 램프의 빛 누출 증가 정도 및 영상 화면 질을 조사하였다. 그 결과는 표 2에 나타내었다.
<비교 실시예 B7>
디비닐벤젠 및 테트라메틸올메탄 테트라아크릴레이트의 가교 결합된 공중합체 (각 단량체의 중량비: 50/50)의 입자 (평균 입자 지름: 6.0 ㎛, 입자 지름의 변화 계수: 4.5 %) 10 g 을 톨루엔 50 g 에 2-아세톡시에틸트리클로로실란 0.3 g을 녹여서 만든 용액에 분산시켰다. 이 분산액을 55℃ 에서 1 시간 동안 가열시킨 다음 필터하여 입자를 얻었다. 이 입자를 120℃ 에서 1 시간 동안 더 가열시킨 다음 톨루엔 40 g 에 테트라부톡시티타늄 0.1 g 을 녹여서 만든 용액에 분산시켰다. 이 분산액을 55℃ 에서 1 시간 동안 가열시킨 다음 필터하여 입자를 얻고, 이 입자를 120℃ 에서 1 시간 동안 더 가열하여 비교 표면-처리 입자 (B17)을 제조하였다.
비교 표면-처리 입자 (B17)는 실시예 B1과 동일한 방법으로 평균 입자 지름, 입자 지름의 변화 계수, 코로나 충전 5분 후의 충전 유지비 (Ec), 유동성 및 건조 분산성이 조사되었는데 그 결과를 표 2에 나타내었다.
다음, 비교 표면-처리 입자 (B17)를 스페이서로 사용하여 실시예 B1과 동일한 방법으로 비교 액정 화면 (B17)를 제조하였다. 비교 액정 화면 (B17)의 간격 거리 및 영상 화면 질이 조사되어 표 2에 그 결과를 나타내었다.
다음, 1000회-충격 실험을 한 후에 비교 액정 화면 (B17)의 간격 거리, 후광 램프의 빛 누출 증가 정도 및 영상 화면 질을 조사하였다. 그 결과는 표 2에 나타내었다.
상기 표에서, 스페이서의 건조 분산성 및 충격 시험 전후의 액정화면의 성질 측정의 표준은 하기와 같다.
[건조 분산성]
○: 양호, △: 보통, ×: 불량
[간격 거리의 동일성]
○: 색 불균일이 없음 (no color unevenness), △: 색 분균일이 약간 있음,
×: 색 불균일이 많음
[충격 시험에 기인하는, 스페이서 외부로부터 후광 램프의 빛 누출의 증가 정도]
○: 거의 변화 없음, △: 변화가 적음, ×: 변화가 큼
[충격 시험 전후의 영상 화면 질]
○: 양호, △: 보통, ×: 불량
본 발명의 스페이서는 액정 화면의 생산에 사용되는데, 본 스페이서는 건식 방법으로 판 위에 분산될 때에도 뭉치기가 힘들어 유용하다.
본 발명의 스페이서를 제조하는 과정은 상기 스페이서를 용이하게 제공할 수 있다.
상기 스페이서를 사용함으로 인하여, 본 발명의 액정 화면은 액정층의 두께를 동일하고 일정하게 유지할 수 있다. 따라서, 본 액정 화면은 상의 불균일 (image unevenness) 또는 영상 화면의 결함 (image display deficiency)이 거의 없으므로 뛰어난 영상 화면 질을 가진다. 본 발명의 액정 화면은 또한 예를 들어 TV, 개인용 컴퓨터, 워드 프로세서, 자동차 조종 시스템 및 PHS (개인용 핸드폰 시스템; personal handy-phone systems)와 같은 관습적인 경우에 있어서도 같은 목적으로 적용될 수 있는데, 특히 사이즈가 큰 패널에 제공되는 모니터, TV 및 개인용 컴퓨터에 특히 유용하다.
Claims (22)
- 평균 입자 지름이 0.5∼25 ㎛ 이고, 입자 지름의 변화 계수가 10 % 또는 그 이하이며, 하기의 단계로 구성되는 방법에 따라 입자의 분말을 체로 치는 것 (sieving)에 의해 측정되고 결정되는 유동성이 30 % 또는 그 이상인 입자로 구성되는 액정 화면의 스페이서:세가지 다른 형태의 JIS-Z8801-표준체 (standard sieves) [아이다 세이사쿠쇼사 (Iida Seisakusho Co., Ltd.) 제품]를 쌓는다. 이 때 3개의 체는 황동 틀 (brass frame), 청동 메쉬 (bronze meshes)로 이루어져 있고, 내부 지름 75 mm, 깊이 20 mm, 메쉬 크기는 각각 150 ㎛ (100 메쉬), 75 ㎛ (200 메쉬) 및 45 ㎛ (330 메쉬)이고, 3개의 체는 위에서부터 메쉬 크기 150 ㎛ (100 메쉬), 75 ㎛ (200 메쉬) 및 45 ㎛ (330 메쉬)의 순서대로 쌓고;조사를 위하여 가장 위에 있는 체의 메쉬 전체에 분말의 표면이 가능한 한 평평하도록 2.0 g 의 분말을 균일하게 뿌리고;3개의 축적된 체를 폭 1 mm, 진동수 120 Hz 에서 120 초 동안 호소가와 마이크론사 (Hosokawa Micron Co., Ltd.)사 제품인 분말 시험기 PT-E (Powder Tester PT-E)를 이용하여 위, 아래로 진동시키고;가장 밑에 있는 체를 통과한 분말 : 초기의 분말 (2.0 g)의 중량비 즉, 메쉬-통과비 (meshes-passing ratio)를 유동성으로 정의한다.
- 제 1항에 있어서, 입자 몸체 (particle body) 및 그 입자 몸체에 부착된 다수의 미세 입자로 구성된 것을 특징으로 하는 스페이서
- 제 2항에 있어서, 입자 몸체는 유기 고분자 구조 (framework) 및 폴리실록산 구조를 가지는 유기-무기 혼성 입자 - 여기에서 폴리실록산 구조는 그 분자내에 유기 고분자 구조의 적어도 하나의 탄소 원자에 직접 또는 화학적으로 결합된 실리콘 원자를 포함하는 유기 규소 (organosilicon)를 가지며, 폴리실록산 구조를 구성하는 SiO2의 양은 혼성물 입자에 대해 10∼90 중량%의 범위인 - 인 것을 특징으로 하는 스페이서.
- 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 다수의 미세 입자는 평균 입자 지름 0.03 ㎛ 또는 그 이하인 소수성 실리카인 것을 특징으로 하는 스페이서.
- 제 1항에 있어서, 상기 입자는 하기와 같은 그룹 중에서 선택되는 적어도 하나의 실리콘 화합물로 원료 입자 (raw particle)의 표면을 처리하는 단계로 이루어지는 과정에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 스페이서:하기와 같은 화학식 1의 실란 화합물 (1):화학식 1R1R2SiX2상기 화학식 1에서: R1은 알킬 그룹의 적어도 하나의 수소 원자가 불소 원자로 치환된 플루오로 알킬 그룹; 6∼20 개의 탄소 원자를 가진 알킬 그룹; 6∼20 개의 탄소 원자를 가진 알케닐 그룹; 및 6∼20 개의 탄소 원자를 가진 아릴 그룹으로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 1가 그룹 (monovalent group); R2는 1∼5 개의 탄소 원자를 가진 알킬 그룹; 1∼5 개의 탄소 원자를 가진 알케닐 그룹; 및 6∼20 개의 탄소 원자를 가진 아릴 그룹으로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 1가 그룹 (monovalent group); X 는 1가의 가수분해될 수 있는 그룹으로서 2개의 X 는 서로 같거나 다를 수 있다;하기와 같은 화학식 2의 실란 화합물 (2):화학식 2R3R4R5SiX상기 화학식 2에서: R3∼R5각각은 알킬 그룹; 알케닐 그룹; 아릴 그룹; 및 알킬 그룹의 적어도 하나의 수소 원자가 치환됨으로써 얻어지는 플루오로 알킬 그룹으로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 1가 그룹 (monovalent group); 및 X 는 1가의 가수분해될 수 있는 그룹으로서 화학식 1의 화합물의 X 와 같거나 다를 수 있다; 및실라잔 (silazane).
- 제 5항에 있어서, 상기 입자는 코로나 충전 5분 후의 충전 유지비 (electrification retention ratio)가 40 % 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 스페이서.
- 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 원료 입자는 유기 고분자 구조 및 폴리실록산 구조를 가지는 유기-무기 혼성 입자 - 여기에서 폴리실록산 구조는 그 분자내에 유기 고분자 구조의 적어도 하나의 탄소 원자에 직접 또는 화학적으로 결합된 실리콘 원자를 포함하는 유기 규소를 가지며, 폴리실록산 구조를 구성하는 SiO2의 양은 혼성물 입자에 대해 10∼90 중량%의 범위인 - 인 것을 특징으로 하는 스페이서.
- 평균 입자 지름이 0.5∼25 ㎛ 이고, 입자 지름의 변화 계수가 10 % 또는 그 이하이며, 입자 몸체 및 그 입자 몸체에 부착되는 미세 입자로 구성되는 스페이서에 있어서, 입자 몸체의 표면에 다수의 미세 입자를 부착하는 단계로 구성되는 과정에 의하여 전술한 방법에 의해 결정되는 유동성이 30 % 또는 그 이상인 액정 화면의 스페이서를 제조하는 방법.
- 제 8항에 있어서, 입자 몸체는 유기 고분자 구조 및 폴리실록산 구조를 가지는 유기-무기 혼성 입자 - 여기에서 폴리실록산 구조는 그 분자내에 유기 고분자 구조의 적어도 하나의 탄소 원자에 직접 또는 화학적으로 결합된 실리콘 원자를 포함하는 유기 규소를 가지며, 폴리실록산 구조를 구성하는 SiO2의 양은 혼성물 입자에 대해 10∼90 중량%의 범위인 - 인 것을 특징으로 하는 스페이서의 제조방법.
- 제 8항 또는 제 9항에 있어서, 다수의 미세 입자는 평균 입자 지름 0.03 ㎛ 또는 그 이하인 소수성 실리카인 것을 특징으로 하는 스페이서의 제조방법.
- 평균 입자 지름이 0.5∼25 ㎛ 이고, 입자 지름의 변화 계수가 10 % 또는 그 이하이고, 원료 입자의 표면을 실리콘 화합물로 처리하여 얻어지며 전술한 방법에 의해 결정되는 유동성이 30 % 또는 그 이상인 스페이서에 있어서, 원료 입자의 표면을 하기와 같은 그룹 중에서 선택되는 적어도 하나의 실리콘 화합물로 처리하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 화면의 스페이서의 제조방법:하기와 같은 화학식 1의 실란 화합물 (1):화학식 1R1R2SiX2상기 화학식 1에서: R1은 알킬 그룹의 적어도 하나의 수소 원자가 불소 원자로 치환된 플루오로 알킬 그룹; 6∼20 개의 탄소 원자를 가진 알킬 그룹; 6∼20 개의 탄소 원자를 가진 알케닐 그룹; 및 6∼20 개의 탄소 원자를 가진 아릴 그룹으로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 1가 그룹 (monovalent group); R2는 1∼5 개의 탄소 원자를 가진 알킬 그룹; 1∼5 개의 탄소 원자를 가진 알케닐 그룹; 및 6∼20 개의 탄소 원자를 가진 아릴 그룹으로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 1가 그룹 (monovalent group); X 는 1가의 가수분해될 수 있는 그룹으로서 2개의 X 는 서로 같거나 다를 수 있다;하기와 같은 화학식 2의 실란 화합물 (2):화학식 2R3R4R5SiX상기 화학식 2에서: R3∼R5각각은 알킬 그룹; 알케닐 그룹; 아릴 그룹; 및 알킬 그룹의 적어도 하나의 수소 원자가 치환됨으로써 얻어지는 플루오로 알킬 그룹으로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 1가 그룹 (monovalent group); 및 X 는 1가의 가수분해될 수 있는 그룹으로서 화학식 1의 화합물의 X 와 같거나 다를 수 있다; 및실라잔 (silazane).
- 제 11항에 있어서, 원료 입자는 유기 고분자 구조 및 폴리실록산 구조를 가지는 유기-무기 혼성 입자 - 여기에서 폴리실록산 구조는 그 분자내에 유기 고분자 구조의 적어도 하나의 탄소 원자에 직접 또는 화학적으로 결합된 실리콘 원자를 포함하는 유기 규소를 가지며, 폴리실록산 구조를 구성하는 SiO2의 양은 혼성물 입자에 대해 10∼90 중량%의 범위인 - 인 것을 특징으로 하는 스페이서의 제조방법.
- a) 서로 상반되게 배열된 2개의 전극판;b) 전극판 사이에 삽입되어, 전극판이 서로 마주보게 하고 전극판 사이의 간격 거리를 유지시켜 주는 역할을 하는 다수의 스페이서;c) 전극판 사이에 충전되는 액정; 및d) 여기에서 다수의 스페이서는 평균 입자 지름이 0.5∼25 ㎛ 이고, 입자 지름의 변화 계수가 10 % 또는 그 이하이고, 전술한 방법에 의해 결정되는 유동성이 30 % 또는 그 이상인 스페이서 입자로 이루어짐:으로 구성되는 액정 화면.
- 제 13항에 있어서, 상기 입자는 입자 몸체 및 그 입자 몸체에 부착된 다수의 미세 입자로 구성된 것을 특징으로 하는 액정 화면.
- 제 14항에 있어서, 입자 몸체는 유기 고분자 구조 및 폴리실록산 구조를 가지는 유기-무기 혼성 입자 - 여기에서 폴리실록산 구조는 그 분자내에 유기 고분자 구조의 적어도 하나의 탄소 원자에 직접 또는 화학적으로 결합된 실리콘 원자를 포함하는 유기 규소를 가지며, 폴리실록산 구조를 구성하는 SiO2의 양은 혼성물 입자에 대해 10∼90 중량%의 범위인 - 인 것을 특징으로 하는 액정 화면.
- 제 14항 또는 제 15항에 있어서, 다수의 미세 입자는 평균 입자 지름 0.03 ㎛ 또는 그 이하인 소수성 실리카인 것을 특징으로 하는 액정 화면.
- 제 13항에 있어서, 입자는 원료 입자의 표면을 하기와 같은 그룹 중에서 선택되는 적어도 하나의 실리콘 화합물로 처리하는 단계로 이루어지는 과정에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 액정 화면:하기와 같은 화학식 1의 실란 화합물 (1):화학식 1R1R2SiX2상기 화학식 1에서: R1은 알킬 그룹의 적어도 하나의 수소 원자가 불소 원자로 치환된 플루오로 알킬 그룹; 6∼20 개의 탄소 원자를 가진 알킬 그룹; 6∼20 개의 탄소 원자를 가진 알케닐 그룹; 및 6∼20 개의 탄소 원자를 가진 아릴 그룹으로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 1가 그룹 (monovalent group); R2는 1∼5 개의 탄소 원자를 가진 알킬 그룹; 1∼5 개의 탄소 원자를 가진 알케닐 그룹; 및 6∼20 개의 탄소 원자를 가진 아릴 그룹으로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 1가 그룹 (monovalent group); X 는 1가의 가수분해될 수 있는 그룹으로서 2개의 X 는 서로 같거나 다를 수 있다;하기와 같은 화학식 2의 실란 화합물 (2):화학식 2R3R4R5SiX상기 화학식 2에서: R3∼R5각각은 알킬 그룹; 알케닐 그룹; 아릴 그룹; 및 알킬 그룹의 적어도 하나의 수소 원자가 치환됨으로써 얻어지는 플루오로 알킬 그룹으로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 1가 그룹 (monovalent group); 및 X 는 1가의 가수분해될 수 있는 그룹으로서 화학식 1의 화합물의 X 와 같거나 다를 수 있다; 및실라잔 (silazane).
- 제 17항에 있어서, 입자는 코로나 충전 5분 후의 충전 유지비가 40 % 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 액정 화면.
- 제 17항 또는 제 18항에 있어서, 원료 입자의 유기 고분자 구조 및 폴리실록산 구조를 가지는 유기-무기 혼성 입자 - 여기에서 폴리실록산 구조는 그 분자내에 유기 고분자 구조의 적어도 하나의 탄소 원자에 직접 또는 화학적으로 결합된 실리콘 원자를 포함하는 유기 규소를 가지며, 폴리실록산 구조를 구성하는 SiO2의 양은 혼성물 입자에 대해 10∼90 중량%의 범위인 - 인 것을 특징으로 하는 액정 화면.
- 제 13항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 있어서, 다수의 스페이서를 건식 방법 (dry manner)으로 전극판 위에 분산시키는 단계로 구성되는 과정에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 액정 화면.
- 제 13항 내지 제 20항 중 어느 한 항에 있어서, 다수의 스페이서를 가지며 화면의 크기는 12 인치 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 액정 화면.
- 제 13항 내지 제 21항 중 어느 한 항에 있어서, 다수의 스페이서를 가지며 화면의 크기는 13 인치 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 액정 화면.
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