KR20060037448A - ２상 막 물질 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 2상 막 물질 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 2상 막 물질은 일반적으로, 초분자의 결정 막을 포함하는 제 1상, 및 중합체 막을 포함하는 제 2상을 포함한다. 2상 막 물질의 제조 방법은 하나 이상의 극성기를 포함하는 유기 화합물 분자를 포함하는 초분자의 리오트로픽 액정을 제조하는 단계, 리오트로픽 액정층을 증착시키는 단계; LLC 층에 외부 배향 작용을 인가하는 단계 및 LLC층을 결합제로 처리하는 단계를 포함한다.

Description

２상 막 물질 및 이의 제조 방법 {TWO-PHASE FILM MATERIALS AND METHOD FOR MAKING}
본 발명은 2상 막 물질을 제조하기 위한 방법 및 조성물에 관한 것이다. 특히, 마이크로전자, 광학, 통신 또는 컴퓨터 기술을 포함하나 이로 제한되는 것은 아닌 기술에 사용하기 위한 비등방성 결정 막을 제조하는 방법 및 조성물에 관한 것이다.
결정 막을 기재로 하는 광학 물질을 개질시키는 가능한 방법 중 하나는 중합체와 같은 고분자량 화합물과의 상호작용을 통해 이러한 막에 고급 기계적 특성을 부여하는 것이다.
중합체-염료 시스템을 기재로 하는 막 물질은 널리 공지되어 있다. 이러한 시스템은 편광 막으로서 널리 사용된다. 특히, 요오드를 갖는 반결정 어택틱(atatic) 폴리(비닐 알코올)(PVA)은 널리 공지되어 있다. 이러한 막은 고급 광학 특성을 보유하며, 박막 트랜지스터/액정 디스플레이 및 고정밀 광학 소자에 사용된다[참조예: Ed. by B.Bahadur, "Liquid Crystals - Application and Uses", vol. 1, World Scientific, Singapore, New York, July (1990), p. 101]. 이들 막내 광학 활성 성분의 선택은 일반적으로 사용되는 중합체-염료 시스템의 이색성 (dichroism)에 의해 제한된다. 그러나, 폴리요오드 분자는 다른 염료보다 훨씬 고급의 이색성을 나타내기 때문에, PVA-염료 시스템이 편광 막으로서 유용할 것이다. PVA-요오드 편광 막 및 시스템의 단점은 고온 및/또는 고습에서 불안정하여 빈번하게 중합체 매트릭스로부터 폴리요오드가 방출한다는 점이다. 이러한 결점을 해결하기 위해, 한(Han) 등의 문헌("Atactic Poly(vinyl alcohol)/Dye Polarizing Film with High Durability"(2003), International Display Manufacturing Conference, Taipei 18-21)에서는 개선된 안정성을 갖는 시스템을 기술하고 있다. 요오드 대신에, 아조 염료(예를 들어, 디렉트 블루(Direct Blue) 또는 디렉트 레드(Direct Red))가 사용된다. 이론과 결부되지 않으면, 막의 안정성은 염료 분자 자체의 특성 및 중합체 기재와의 상호작용에 의존하는 것으로 여겨진다.
최근, 수용해성 이색성 유기 염료의 유망한 부류가 평면 분자 구조를 갖는 광학 막 물질로서 기술되었다. 헤테로시클릭 분자 및 이러한 화합물의 분자 응집체는 가시 스펙트럼 범위에서 강한 이색성에 의해 특징된다. 이러한 염료 물질의 결정 박막을 얻기 위한 방법이 본원에서 하기에 기술된다.
제 1 단계에서, 수용해성 염료가 리오트로픽(lyotropic) 액정상을 형성되게 한다. 예(Yeh) 등의 문헌("Molecular Crystalline Thin Film E-Polarizer, "Molecular Material, 14, 2000)은 이색성 염료의 디스코틱(discotic) 분자로 구성된 원주형 응집체를 기술하고 있다. 라이돈(Lydon)의 문헌("Handbooks of Liquid Crystals," Chromonics, 1998, pp.981-1007)은 희석 용액 중에서 응집할 수 있는 염료 분자를 기술하고 있다.
제 2 단계에서, 전단력이 리오트로픽 액정상(잉크 또는 페이스트로 형태로)에 인가되어 전단 방향으로 분자 칼럼을 배열한다. 액정 잉크 또는 페이스트의 높은 틱소트로피(thixotropy)는 전단 유도된 상태로 고급 분자 배열을 제공하고, 전단 작용이 제거된 후에도 분자 배열이 보존되게 한다.
제 3 단계에서, 물로 제한되는 것은 아니지만, 물과 같은 용매의 증발이 사전 배향된 액정상으로부터 고체 결정 막을 동시에 형성하면서 결정화시킨다[참조예: 본원에서 참고 문헌으로 인용되는 미국 특허 제 6,563,640호]. 이러한 결정 박막(Thin Crystal Film(TCF))은 편광기로서 적합하게 하는 높은 광학적 비등방성의 굴절율(예를 들어, 복굴절) 및 흡광 지수를 갖는다. 액정 디스플레이로 제한되는 것은 아니나, 이와 같은 편광기 및 이의 응용 기기는 문헌에 기술되어 있다[참조: Bobrov, Yu. A., J. Opt. Tech., 66, 547(1999), and Ignatov et al., Society for Information Display, Int. Symp. Digest of Technical Papers, Long Beach, California, May 2000, vol. XXXI, p. 1102].
실제, 중합체-염료 시스템에서 가장 빈번하게 접하게 되는 상호작용의 유형은 경계면에서의 접착성 상호작용이다. 이러한 메카니즘은 다양한 액정 염료의 배향층을 얻기 위해 광범위하게 사용되는 중합체 기판을 배열하고, 이후에 액정 막이 형성되는 작용을 기초로 한다. 중합체 막의 접착성 및 배열 특성은 상당히 유전물질로서 이들 물질의 편광화된(하전된) 상태를 보유하는 능력에 의해 평가된다. 그러나, 염료와 중합체 층 간의 상호작용의 세기는 제한되며, 각 개별 성분의 세기를 결정하는 응집력의 크기를 초과할 수 없다.
염료의 분자 응집체 간의 낮은 결합 강도 및 응집체와 중합체 간의 낮은 결합 강도를 고려하여, 중합체-염료 시스템의 상호작용의 세기를 증대시키기 위한 수단이 필요한 실정이다.
다쯔게(Tazuke) 등의 문헌(Polymer Letters, 16(10), 525(1978), and Turner, Macromolecules, 13(4), 782(1980))은, 염료가 화학적으로 결합된 염료를 갖는 중합체의 광학적 및 기계적 특성이 기계적 혼합물의 유사한 특성에 비해 고급임을 시사하고 있다. 그러나, 공유 결합의 형성이 항상 용이하게 제공되는 것은 아니며 보통은 염료의 경우에 때때로 어려움이 있는, 중합체 및 염료 모두에 적합한 반응성 기를 도입시키는 것을 필요로 한다.
액정 디스플레이용 막을 얻기 위한 방법은 미국 특허 제 5,730,900호에 개시되어 있다. 이 방법에 따르면, 막은 배향된 중합체 매트릭스 및 그 안에 함유된 액정 화합물로 구성된다.
중합체와 염료 간의 이온형 상호작용에 대한 이온 교환 유형은 트카체프(Tkachev) 등의 문헌(Polymethacrylates Containing Immobilized Dye: Optical and Sorption Properties, Vysokomol. Soedin, 1994, vol. 36. no. 8, p. 1326)에서 연구되었다. 이 시스템에서, 염료 분자는 상대이온으로서 작용하고, 이온 결합체 의해 중합체 사슬에 결합된다. 이러한 중합체-염료 시스템의 광학 특성을 분석한 결과, 이러한 방식으로의 중합체 상에서의 염료의 고정화는, 시스템을 화학 결합이 없는 시스템보다 안정하게 하였다.
폴리(디알릴메틸암모늄 클로라이드)의 거대분자가 충전된 수용해성 유기 염 료의 상기 언급된 부류의 분자의 상호작용은 슈나이더, 티(Schneider, T.) 등에 의해 연구되었다[참조: Self-Assembled Monolayers and Multilayered Stacks of Lyotropic Chromonic Liquid Crystalline Dyes with In-Plane Orientational Order, Langmuir 2000, 16, p.5227]. 상기 중합체는 수중에서 분해하여 포지티브 하전된 폴리이온 및 네가티브 하전된 염소 이온(용액 중에 발생하는)을 형성한다. 치환된 양친화성(amphiphilic) 염료 분자는 용액 중에서 네가티브 하전된 설폰기를 함유한다. 중합체-염료 경계면에서 분자층 표면 간에 형성된 이온성(정전기성) 상호작용은 액정 염료의 배향 배열된 단일층(monolayer) 및 다층 스택의 자가 어셈블리를 제공하는 데 사용되었다. 이러한 경우, 각 중합체 층은 인접하는 결정 층에 대해 기판을 배열하는 역할을 한다. 형성되는 자가 어셈블링된 구조는 중합체 및 염료의 교대되는 단일층을 갖는 강력하게 광학적으로 비등방성인 강한 다층 물질이다. 그러나, 실제 적용에는 보통 특정의 개별적인 두께로 된 작용층의 광학 물질을 필요로 한다. 이러한 층은 액체 매질 중에서만 적용될 수 있는 상기의 공지된 방법을 사용하여서는 얻어질 수 없다. 따라서, 비액체 매질 중에서의 중합체 및 염료의 교대되는 박층을 갖는 중합체-염료 시스템을 제조하는 방법이 필요하다. 또한, 광학용 특정 개별적인 두께를 갖는 중합체-염료 시스템을 제조하는 방법이 필요한 실정이다.
발명의 요약
본 발명은 고급 작업 특성을 지닌 2상 막 물질을 제조하는 방법에 관한 것이다. 기술되는 방법은 한정된 두께와 우수한 광학적 특성 및 요구되는 기계적 특성 을 갖는 2상 비등방성 막 물질을 제공하는데 사용된다.
본 발명의 상기 측면 및 다른 측면, 그리고 이점은 (i) 하나 이상의 극성기를 포함하는 유기 화합물 분자를 포함하는 초분자(supramolecules)의 리오트로픽 액정을 제조하는 단계, (ii) 기판 상에 리오트로픽 액정(LLC)의 층을 증착시키는 단계, (iii) LLC 층에 외부적 배열 또는 배향 작용을 가하는 단계, (iv) 용매를 제거하여 초분자의 결정 막층을 형성시키는 단계, (v) 막의 극성기와의 화학적 상호작용에 도입되고 이후 중합체 상을 형성시키는 하나 이상의 반응성 기를 포함하는 결합제 용액으로 막을 처리하는 단계, 및 (vi) 중합체 막 상을 경화시켜 2상 막 물질을 형성시키는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된 2상 막 물질에 의해 달성된다.
일반적으로, 본 발명의 2상 막 물질은 결정 구조로 조직화되는 초분자를 포함하는 제 1상 및 중합체 막을 포함하는 제 2상을 포함한다.
일 구체예에서, 본 발명의 다층화된 막 물질은 결정 구조를 갖는 초분자를 포함하는 하나 이상의 교대되는 제 1상 및 중합체 막을 포함하는 제 2상을 포함한다.
당업자들은 하기 기재된 도면이 단지 예시를 위한 것임을 이해할 것이다. 도면은 어떠한 식으로든 본 발명의 교시의 범위를 제한하지 않아야 한다.
도 1a는 결정 막의 박층이 기판 상에 증착되어 건조되는 본 발명의 일 구체예를 도시한 것이다.
도 1b는 초분자의 배열된 시스템을 나타내는 결정 막을 유기 용매 중의 결합제(B)의 용액으로 처리하는 것을 도시한 것이다.
도 1c는 중합체 상을 경화시킨 후 결정 막(초분자의 배열된 시스템을 나타내는)을 UV 조사로 처리한 후의 결정 막 및 중합체 층을 포함하는 2상 막 물질을 도시한 것이다.
도 2는 결정 막을 포함하는 제 1상과 중합체 층을 포함하는 제 2상의 교대되는 층을 포함하는 다층화된 막 물질을 도시한 것이다.
본 발명은 광범위한 파장 범위에서 선택적으로 작용할 수 있는 광학적으로 비등방성인 막 물질을 수득하는 방법에 관한 것이다. 작용성 광학층은 용액 중에 리오트로픽 액정 메조상을 형성하는 다양한 유기 물질을 기재로 한다. 일면에서, 이러한 리오트리픽 액정에 대한 외부적 배향 작용을 가하고, 용매를 제거하므로써 초분자의 배향된 시스템을 포함하는 비등방성 결정 박막을 형성한다. 그러나, 이러한 박막은 기계적 강도가 불충분하다. 기계적 강도를 개선시키기 위해, 광막(optic film)은 보호막의 형태로 중합체 상을 형성할 수 있는 결합제로 처리된다. 중합체 상은 작업 스펙트럼 범위에서 결정 막의 광학적 특성에 극적인 영향을 미치지 않으면서 기계적 강도를 부여한다.
본 발명에서, 용어 "상"은 물질의 상태를 기술한 것이다. 특정 상에 있어서, 물질은 화학적 조성물 및 물리적 상태 둘 모두에 대해 전체적으로 균질하다[참조예: P.W. Atkins, Physical Chemistry, Oxford University Press, 1978, p. 312].
또 다른 일면에서, 본 발명의 초분자는, 평면 배치 및 치환된 극성기를 갖는, 단량체 단위:유기 화합물의 분자(본원에서 유기 분자 또는 화합물로서 공지되어 있음)의 중합체 어레이(array)로서 정의되며, 예를 들어 π-π(또는 아렌-아렌)과 같은, 그러나 이로 제한되는 것은 아닌 비공유 결합에 의해 모아진다[참조예: Brandveld, "Supermolecular Polymers, Chem. Rev., 101, 4071-97(2001)].
화학 구조와 관련하여, 대표적인 구체예에서, 이들 유기 분자는 π 결합을 포함하는 컨쥬게이트된 시스템을 갖는 카르보시클릭 및/또는 헤테로시클릭을 포함하나, 이로 제한되는 것은 폴리시클릭 화합물이다. 또 다른 구체예에서, 컨쥬게이션은 수소의 양성자화 또는 탈양성자화에 의해 달성될 수 있다.
또 다른 일면에서, 이들 유기 분자는 극성기로 치환된다. 일반적으로 극성기는 친수성이며, 물 및 그 밖의 극성 용매 중에서의 유기 분자의 용해도를 제어한다. 본 발명에 적합한 유기 화합물중 한 부류로는 유기 염료를 포함하나 이로 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 초분자는 π-π, 이온, 반데르 발스, 금속-금속, 금속-π, 금속-π*, 금속-σ, 쌍극자-쌍극자, 배위, 수소, 소수성-소수성 또는 친수성-친수성 상호작용을 포함하나 이로 제한되는 것은 비공유 결합에 의해 서로 연결되는 컨쥬게이트된 π-시스템을 갖는 폴리시클릭 유기 분자를 포함한다[상기 참조]. 이들 초분자는 컨쥬게이트된 π-시스템을 갖는 유기 분자의 중합체 어레이로서 기술될 수 있으며, 유기 분자는 비공유 결합에 의해 연결되고 하기 일반식을 갖는다:
{M} n (F) d , (1)
상기 식에서,
M(단량체 단위)은 π-π 결합을 통해 유사 유기 분자와의 화학적 상호작용에 관여할 수 있는 폴리시클릭 유기 분자이고,
n은 중합체 사슬내 분자의 수이며, 10000 이하이고,
F는 초분자 상호간 공간에 노출된 극성기이고,
d는 분자당 극성기의 수이고 1 내지 4이다.
극성기는 이오노게닉(ionogenic) 및/또는 비이오노게닉(non-ionogenic)이다. 이오노게닉 극성기는 일반적으로 카르복시기 뿐만 아니라 설폰기, 설페이트 보로네이트, 포스포네이트 및 포스페이트기를 포함하나, 이로 제한되는 것은 아닌 강한 무기산의 음이온기를 포함한다. 또한, 이오노게닉 극성기는 양성자화된 아미노기 또는 이민기, 및 pH 의존 특성을 지닌 소정의 양쪽성(amphoteric)기와 같은, 그러나 이로 제한되는 것은 아닌 양이온성 단편을 포함한다. 용액 중에서, 이러한 극성기는 항상 하나 또는 수개의 유사하거나 상이한 상대이온을 동반한다. 다가 상대이온은 동시에 하나 초과의 유기 분자에 속할 수 있다. 비이오노게닉 극성기는 히드록실, 염소, 브롬, 불소, 알콕시, 트리할로알콕시, 시아노, 니트로, 케톤, 알데히드, 에스테르, 에폭시드, 보로네이트 에스테르, 티오에스테르, 티올, 이소시아네이트, 이소티오시아네이트, 알켄, 알킨 등을 포함하나, 이로 제한되는 것은 아니다.
비극성 기의 특정예로는 메틸, 에틸, 메톡시, 에톡시 등이 포함되나, 이로 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 고려되는 유기 화합물 분자는 보통 타원 형상의 평면 배치를 지닌다. 이들 분자는 대칭이거나 비대칭일 수 있으며, 주위에 배열되는 치환기가 존재하거나 존재하지 않는다. 대표적인 구체예에서, 본 발명의 유기 분자는 양쪽성이며, 화학적으로 유사하거나 상이한 치환기를 동시에 함유할 수 있다.
치환기와 용매와의 바람직한 상호작용에 의해 소위 리오트로픽 액정(LLC) 또는 메조상으로 불리우는 동일한 유형의 유기 시클릭 분자의 배열된 구조가 형성되게 된다. 리오트로픽 액정은 광범위한 범우의 농도, 온도 및 pH 값에 대해 안정한 범위를 갖는 상태도(phase diagram)에 의해 특징된다.
극성 용매 중에서 고려되는 유기 물질에 의한 이러한 리오트로픽 액정의 형성은 본원 발명의 기술적 결과를 달성하기 위해 필요한 조건이다. 주요 극성 용매는 물, 또는 물과 수혼화성 극성 용매와의 혼합물이며, 물은 용매중에 임의의 비율로 존재할 수 있다. 일면에서, 본 발명은 리오트로픽 액정을 형성할 수 있는 가용성 유기 물질을 사용한다[참조예: U.S 특허 공개 제 US2001/0029638호, 발명의 명칭 "Dichroic Polarizer and a Material for Its Fabrication"]. 적합한 유기 분자로는 폴리메틴 염료(예를 들어, 슈도이소시아닌, 피아시아놀), 트리아릴메탄 염료(예를 들어, 베이직 투르쿠오스 (Basic Turquose), 애시드 라이트 블루 3 (Acid Light Blue 3)); 디아민옥산텐 염료 (예를 들어, 설포르호다민); 아크리딘 염료 (예를 들어, 베이직 옐로우 케이 (Basic Yellow K)); 설폰화된 아크리딘 염료 (예를 들어, 트랜스-퀸아크리돈(trans-quinacridone)); 안트라퀴논 염료의 수용성 유도체 (예를 들어, 액티브 라이트 블루 케이엑스(Active Light Blue KX)), 설폰화된 배트(Vat) 염료 생성물 (예를 들어, 플라반트론(flavanthrone), 인단트렌 옐로우(Indanthrene Yellow), 배트 옐로우 4케이 (Vat Yellow 4K), 배트 다크-그린 지(Vat Dark-Green G), 배트 바이올렛 씨(Vat Violet C), 인단트론, 퍼릴렌 바이올렛(Perylene Violet), 배트 스칼렛 2지(Vat Scarlet 2G)); 아조 염료 (예를 들어, 벤조푸리푸린 4비(Benzopurpurin 4B), 다이렉트 라이트패스트 옐로우 오(Direct Lightfast Yellow O)); 수용성 디아진 염료 (예를 들어, 애시드 다크 블루 3(Acid Dark Blue 3)); 설폰화된 디옥사진 염료 생성물 (피그먼트 바이올렛 디옥사진(pigment Violet Dioxazine)); 수용성 티아진 염료 (예를 들어, 메틸렌 블루); 수용성 프탈로시아닌 유도체 (예를 들어, 구리 옥타카르복시프탈로시아닌 염); 형광 화이트너, 디소듐 크로모글리사네이트, 퍼릴렌테트라카르복실산 디이미드 레드 (PADR), PADR의 벤즈이미다졸 (즉, 바이올렛), 나프탈렌테트라카르복실산 (옐로우, 클라렛(claret)), 및 벤즈이미다졸의 설포 유도체 및 페난트로-9',10':2,3-퀴녹살린 등을 포함하나 이로 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 또 다른 일면에서, 수가용성 설포유도체의 형태로 이오노게닉 유기 분자를 사용하여, 개개의 설포유도체 또는 개개의 설포유도체의 혼합물 또는 시스템을 포함하는 리오트로픽 액정(메조상)을 형성하는 방법이 제공된다.
pH에 의존하여, 설포유도체는 산, 염 또는 이들의 조합으로서 존재할 수 있다. 대표적인 구체예에서, 상대이온은 H+, NH4 +, K+, Li+, Na+, Cs+, Ca2+, Sr2+, Mg2+, Ba2+, Co2+, Mn2+, Zn2+, Cu2+, Pb2+, Fe2+, Ni2+, Al3+, Ce3+, La3+ 등 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
물에 용해될 경우, 설포유도체 분자 또는 이들의 혼합물은 동전을 쌓는 것과 유사한 방식으로 쌓여진 비등축 (막대형) 응집물을 형성한다. 이러한 용액중의 각각의 응집물은 전기 이중층을 갖는 교질입자이고, 전체 용액은 고도로 분산된 (콜로이드성) 친액성 시스템을 나타낸다. 용액 농도(미셀 농도)가 증가함에 따라, 비등축 응집물은 자발적으로 정렬된다("자가-정렬" 또는 "자가-어셈블리"). 이는 네마틱 리오트로픽 메조상을 형성시키며, 이에 따라 시스템은 액정이 된다. 칼럼내 염료 분자의 고도의 정렬은 이의 메조상이 배향된 이색성 물질을 얻기 위해 사용될 수 있도록 한다. 이러한 물질로부터 형성된 막은 고도의 광학적 비등방성을 지닌다. 액정 상태는 편광 현미경과 같은, 그러나 이로 제한되는 것은 아닌 통상적인 방법에 의해 용이하게 검증된다.
리오트로픽 액정(메조상)에서의 설포유도체 또는 이들의 혼합물 또는 설포유도체 시스템의 함량은 약 3 내지 50질량%일 수 있다. 몇몇 구체예에서, LLC 중의 설포유도체 또는 설포유도체의 혼합물 또는 시스템은 약 7 내지 15 질량% 범위이다. 여러 구체예에서, 메조상은 추가로 대략 5질량% 이하의 계면활성제 및/또는 가소제를 함유할 수 있다. 디스코틱 분자에서 설폰기의 수 및 개질화기 또는 치환기의 수 및 유형을 변형시키므로써, 액정 용액중에 형성된 응집물의 친수성-소수성 균형을 제어하고, 용액 점도를 변화시키는 것이 가능하다. 이는 초분자의 크기 및형상, 유기 분자, 화합물 및/또는 초분자의 분자 정렬 정도, 리오트로픽 액정의 용해도 및 안정성에 영향을 미친다.
상기 언급된 모든 화합물은 개별적인 설포유도체로서, 또는 가시 스펙트럼 범위에서 무색이거나 약하게 흡수하는 소정의 다른 유기 화합물와 개별 설포 유도체의 혼합물 또는 시스템으로서, 또는 개별 설포유도체 서로의 혼합물 또는 시스템으로서 용액중에 안정한 리오트로픽 액정을 형성할 수 있다. 용매를 제거한 후, 이러한 메조상은 고급 광학 특성을 지니는 비등방성 결정 막을 형성할 수 있다.
LLC를 농축시키기 위한 적합한 방법으로는 증발, 증류, 불활성 가스 유동, 상대적 저온으로의 가열, 진공 증류 또는 이들의 조합이 포함된다. 이러한 처리에 의해 충분히 오랫 동안 액정 상태를 유지할 수 있는 페이스트형 조성물("잉크")이 형성된다.
일반적으로, 리오트로픽 액정층은 깨끗한 기판 표면 상에 용액 또는 농축물을 가하여 형성된다. 기판은 보통 유리, 중합체, 반도체, 금속, 합금, 실리케이트, 소정의 그 밖의 물질 또는 이의 조합으로 이루어진다. 기판은 친수성이거나 소수성일 수 있으며, 평면이거나, 그 밖의 임의의 사전결정된 형상일 수 있다. 가해진 리오트로픽 액정층의 구조는 중합체 물질의 기판 정렬을 사용하여 조절될 수 있다. 중합체 유전물질 코팅의 정렬 특성은 공지된 화학적 방법(폴리이온의 형태로 극성 중합체를 사용하는 방법(참조예: 미국 특허 출원 2002/0168511 A1)) 또는 물리적 방법에 의해 제공되며, 이중에서 가장 널리 사용되는 방법은 유전 물질에 전하 운반체를 주입하는 것이다. 이는 유전 물질을 기계적 마찰을 일으키는 러빙 롤러(rubbing roller)를 사용하여, 또는 코로나 방전으로의 노출에 의해, 또는 플라즈마 처리에 의해 처리하므로써 달성된다. 전하 운반체 주입 공정이 범용적이며, 본원 방법에 의해 수득되는 막을 포함하는 임의의 중합체 코팅의 처리를 위해 사용될 수 있다.
기판에 형성된 상기 리오트로픽 액정층은 충분히 오랫 동안 안정하며, 따라서 후속 공정 단계가 약간 지연되어 수행될 수 있다.
전하 운반체 주입 방법 이외에, 기계적, 전기적, 자기적, 플라즈마 또는 물리적으로 배향 또는 정렬시키는 힘 또는 작용 및 미국 특허 제 5,739,296호, 및 제 6,174,394호에 개시된 것과 같은, 그러나 이로 제한되지 않는 외부적으로 유기 분자를 배향시키는 그 밖의 공지된 방법이 있다. 리오트로픽 액정 메조상에서 초분자의 키네틱 단위를 배향시키는 데 충분해야 하는 배향 작용의 세기는 액정 용액의 특성, 예컨대, 액정 용액 또는 혼합물의 성질, 농도, 온도, pH 등과 같은, 그러나 이로 제한되는 것은 아닌 액정의 특성에 의존한다. LLC내 형성되는 배향은 도입되어 이로부터 유래되는 물질 및 성형품의 광학적 특성을 지배한다.
본 발명의 여러 측면에서, 유기 분자의 리오트로픽 액정층에 유도된 외측 배향 작용은 기계적 전단에 의해 발생된다. 전형적으로, 기계적 전단에 의한 정렬은 LLC 층의 표면에 평행하게 배향되거나 각을 이룬 나이프, 실린더형 와이퍼(cylindrical wiper) 또는 평판(flat plate)을 포함하나 이로 제한되는 것은 아닌, 여러 유형의 하나 이상의 정렬 소자를 사용하여 달성될 수 있다. 표면으로부터 정렬 기구의 엣지까지의 거리는 요구되는 두께의 막을 얻도록 설정된다.
일련의 구체예에서, 후속되는 용매의 제거는 1시간 이하의 시간 동안 실온에서 온건한 조건 하에서 수행된다. 다르게는, 허용되는 한, 시간 절약을 위해 용매는 대략 40 내지 70%의 상대 습도에서 대략 20 내지 60℃의 온도 범위에서 가열하므로써 제거될 수 있다. 도 1a를 살펴보면, 이러한 처리는 기판(1)을 결정 유기 막(3)의 배향된 박층에 의해 피복되게 하여 막-기판 구조(20)를 형성한다. 이러한 용매 제거 방법은 이미 형성된 리오트로픽 액정 구조의 배향을 손상시킬 가능성을 배제시키면서 외부적 배향 작용의 과정 중에 발생하는 응력을 완화시키도록 선택되어야 한다. 대부분의 구체예에서, 용매 제거 단계는 고습 조건 하에서 수행되어야 한다. LLC 층내 고도의 결정도를 보장하는 데 있어서 중요한 인자는 시스템으로부터 용매 제거 공정의 속도 및 방향 특성을 포함하나 이로 제한되는 것은 아니다. 형성되는 결정 층(3)은 분자 배향되고 정렬된 구조를 지닌 충분히 얇은 연속막을 나타내나, 이 구조에서 유기 분자는 초분자 집합체, 응집체, 콜로이드, 입자, 현탁액 또는 이의 혼합물을 형성하는 배향 정렬된 집합체로 모아진다. 이러한 집합체 및 구조의 형성은 용액내 분자의 특별한 액정 배향으로부터 초래되는 것이며, 초분자 집합 이전의 분자는 이미 일차원 및/또는 이차원적 상호 배향된 준결정 응집체로 도입되므로써 국부적 배열을 지닌다. 이러한 준결정 응집 용액 및/또는 혼합물이, 동시에 외부적 배향 작용이 인가되면서 기판 표면에 가해지는 경우, 용액 및/또는 혼합물 중의 유기 분자 및/또는 응집체는 자가-집합에 의해 초분자 착물로의 거시적 배향을 진행한다. 이러한 배향은 건조 과정 동안에 유지된다. 건조는 결정화로 인해 분자 정렬을 추가로 개선시킬 수 있다. 이제 도 1a을 살펴보면, 형성된 결정 막(3)은 기판(1) 상에서 이로부터 부착되어 있는 하나 이상의 치환기(F)와 함께 도시되어 있다. 결정 막(3)은 광학축중 하나를 따라 3.4±0.3Å 정도로 결정면간 거리를 갖는다. 상기 막은 복굴절일 수 있으며, 광학축에 대해 서로 수직인 방향에서 굴절 지수가 차이가 있는 것과 관련된 상이동(지연) 특성, 편광 및 이색성을 나타낼 수 있다. 상기 막은 또한 광학 필터의 특성을 지닐 수 있다. 상기 막은 다양한 특성을 조합하여 수개의 기능을 동시에 수행할 수 있다.
이제 도 1b를 살펴보면, 본 발명의 2상 막 물질의 제조에 있어서, 후속 단계는 초분자의 정렬 구조를 지닌 고체 결정막(3)을 분자, 마크로분자 또는 올리고머를 포함하는, 본원에서 결합제 또는 B로서 언급되는 결합제로 처리하여 도 1c에 도시된 바와 같은 보호용 중합체 막, 상 또는 층(5)을 형성하고, 통합된 물리화학 시스템(40)을 형성하는 것을 포함한다. 개별적인 결합제 분자(B)를 포함하는 새롭게 형성된 상(5)은 상 경계(10)에서 서로 상호작용하거나 유기 분자 또는 화합물의 극성기와 상호작용한다. 일반적으로, 결합제 분자 간의 분자내 화학적 상호작용의 비율은, 상 경계면(10)에서 층(3)과 층(5) 간의 분자내 화학적 상호작용보다 현저히 높다. 이제, 도 1c를 살펴보면, 결합제 분자 또는 단량체가, 각각의 결합제 분자가 예를 들어 알켄 및 극성 양이온성 부분과 같이 두개의 상이한 치환기를 갖도록 선택되는 경우, 결합제 분자는 분자내적으로 중합되어 가교된 중합체 층(5)를 형성하고, 층(3)이 설포네이트와 같은, 그러나 이로 제한되는 것은 아닌 네가티브 기를 갖는 경우에 이온성 상호작용에 의해 결정 층(3)에 분자내적으로 결합할 수 있다. 또 다른 구체예에서는, 하나 이상의 반응성 기 또는 치환기를 갖는 결합제 분자가 사용될 수 있다. 적합한 전하가 중합체에 주입되거나 부여될 수 있거나(예를 들어, 전하 운반체 주입 등), 중합체가 상간(interphase) 가교를 촉진하기 위해 전하 부여 원자(예를 들어, 금속 등), 이온(예를 들어, 금속, 전해질 등) 또는 화합물 포함 링커(예를 들어, 동종이작용성, 이종이작용성, 삼작용성 링커 등)로 도핑될 수 있다. 선택된 구체예에서, 결합제의 화학적 특성은 공유 또는 비공유 상호작용의 조합에 의해 중간상 가교를 용이하게 한다.
일련의 구체예에서, 결합제 분자는 하나 초과의 반응성 기를 갖는다. 특정 구체예에서, 특히, 상이한 반응성 기를 갖는 상이한 결합제 분자의 혼합물이 사용될 수 있다. 또 다른 일련의 구체예에서, 결합제 분자는 알켄, 알킨, 아민, 히드라진, 알코올, 티올, 케톤, 알데히드, 에스테르, 카르복실산, 산 클로라이드, 이소시아네이트, 케텐, 이소티오시아네이트, 에폭시드, 아크릴레이트 또는 티오에스테르를 포함하나 이로 제한되는 것은 아닌 헤테로시클릭 화합물 및 이의 혼합물을 포함하는, 포화되거나, 부분적으로 불포화되거나 완전히 불포화된 지방족 또는 방향족 화합물이다. 다른 구체예에서, 부착되어 있는 적합한 반응성 기 또는 중합화 기를 갖는, 미리 제작된 중합체, 수지 또는 올리고머 막이, 미리 준비된 중합체, 수지 또는 이의 올리고머 용액을 사용하여, 결정 막 상에서 동일계 중합반응을 진행시키지 않으면서 유사한 2상 광학 물질을 달성하도록 증착될 수 있다.
일반적으로, 반응성 기는 광범위하게는 친핵성 또는 친전자성 부분으로서 분류될 수 있다. 각 부분의 유형에 대해, 포화된 친핵체/친전자체(예를 들어, 아민, 히드라진, 아지드, 카본 음이온, 티올, 인, 알코올, 옥시음이온, 알킬 할라이드, 보로네이트 에스테르, 에폭시드 등) 또는 불포화된 친핵체/친전자체(예를 들어, 알켄, 알킨, 알렌, 시아노, 케톤, 알데히드, 에스테르, 카르복실산, 아크릴레이트, 케텐, 이소시아네이트, 아실 클로라이드, 설포닐 클로라이드, 포스포릴클로라이드, 포스포노아미드, 이소티오시아네이트, 티오시아네이트, 티오케톤 등)으로서 추가로 정의될 수 있다.
적합한 반응성 기 및 중합가능한 반응물의 또 다른 예가 본원에서 참고 문헌으로 인용되는 문헌(Hermanson, G.T., Bioconjugate Techniques, Academic Press, Inc., San Diego, Calif. (1996))에서 찾아볼 수 있다.
대표적인 구체예에서, 결합제 분자 또는 단량체는 공유 결합 및/또는 비공유 결합을 포함하는 라디칼 반응, 축합 반응, 이온성 상호작용 또는 이들 반응의 조합에 의해 개시되고/되거나 중합될 수 있다.
일면에서, 중합 반응 및 조건은 구조적으로 균일하고, 결정 박막(3)의 광학특성에 최소한으로 영향을 미치거나 그러한 특성을 최소한으로 저하시키는 막을 얻도록 선택된다.
또 다른 일면에서, 화학 반응, 보통 이온성 타입 메카니즘에 의한 중합 반응은 유기막(3)에서 극성기에 대한 상대이온의 역할을 하는, 알칼리성, 알칼리, 금속성, 유기, 무기, 전이, 토류 금속 또는 희토류 금속 또는 이들의 조합을 포함하는 양성자, 수산화물, 또는 금속 양이온에 의해 개시될 수 있다.
중합 공정은 가열, UV 조사 또는 화학적 상호작용, 예를 들어, 동일한 상대이온에 의해 개시될 수 있다. 중합화 화합물(예를 들어, 결합제)는 예를 들어, 수지를 경화시키기 위한 촉매와 같은 반응 유형에 상응하는 촉매를 함유할 수 있다. 특정 구체예에서, UV 개시된 공정을 위한 결합제는 약 0.5% 이하의 양으로 케톤, 벤조페논 등과 같은, 그러나 이로 제한되는 것은 아닌 광증감물질(photosensitizer)을 함유할 수 있다. 임의로, 라디칼 중합반응이 벤조일 퍼옥사이드 또는 N-옥사이드와 같은, 그러나 이로 제한되는 것은 아닌 화학 개시제를 사용하거나 사용하지 않고 열적으로 개시될 수 있다.
본 발명의 적합한 결합제 분자 또는 단량체는 에폭시 수지 및 메틸 메타크릴레이트를 포함한다.
또 다른 일면에서, 중합체 막은 대략 10 내지 60질량% 이하의 시스템을 함유할 수 있다. 결합제는 각종 개질 첨가제를 별도로 또는 혼합물(예를 들어 막 특성을 개선시키기 위한 디부틸프탈레이트와 같은 가소제)로 전체 함량의 20질량% 이하로 함유할 수 있다. 중합 정도는 보호막으로서 높은 기계적 특성을 갖는 고분자량 중합체를 형성하게 하는, 방향족 단량체에 대해 40초과, 지방족 단량체에 대해 120초과이다. 마크로분자의 길이는 염료 칼럼 간의 스택간 거리(40 내지 100Å)보다 짧지 않아야 한다.
또 다른 일면에서, 합성된 중합체의 분자량 분포는 대략 4000 내지 20000의 범위이다. 일부 구체예에서, 이러한 분자량 분포는 대략 5000 내지 8000 범위내에 있다. 중합체의 분자량 분포가 예를 들어 10배 이상 현저히 커질 수 있지만, 이는 고품질 막 형성을 복잡하게 한다.
몇몇 구체예에서, 중합체 구조 및 제조 조건에 의존하여, 막은 결정 또는 부분적으로 결정일 수 있다. 다른 구체예에서, 두 상 각각에 대한 막 두께가 유사하며, 전형적으로는 대략 0.1 내지 2.0마이크론의 범위이다.
본 발명의 2상 막 물질을 제조하는 종 단계는 중합체 막을 경화시키는 것이며, 이러한 과정 동안에 요구되는 2상 물질이 수득된다. 몇몇 구체예에서, 이러한 공정은 특정 중합체에 의존하여 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 전형적인 구체예에서, 경화는 대략 10분 내지 10시간의 범위의 노출 시간으로 100℃ 초과의 고온에서 일어날 수 있다. 또 다른 구체예에서, UV 조사 하에 실온 경화 또는 "냉각 경화"가 사용될 수 있다.
일면에서, 본 발명은 다층 막 물질을 수득하기 위해 사용될 수 있다. 도 2와 관련하면, 2상 물질은 다층 물질(60)을 제조하는 공정에서 제 2 리오트로픽 액정층(30)을 형성하기 위한 기판으로서 작용한다. 리오트로픽 액정층(30)은 본 발명의 상기 기술된 방법 및 예시적 구체예에 따라 기판 표면 상에 형성된다. 리오트로픽 액정은 층(3)과 동일하거나 상이할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 2상 막 물질은 리오트로픽 액정층 형성을 위한 정렬 기판으로서 작용할 수 있으며 결정화 공정에 영향을 미친다. 다른 구체예에서, 기판의 정렬은 기계적 정렬 및/또는 전단과 같은 외부적 작용의 적용, 전기장의 인가, 플라즈마, 또는 유기 분자, 초분자 또는 본원에 기술된 LLC를 배향시킬 수 있는 임의의 외부적 힘의 조합에 의해 이루어진다. LLC층(30)의 증착 이후, 제 2 결합제 또는 중합체층(50)이, 중합체, 수지, 올리고머, 블록 공중합체, 염료, 첨가제, 계면활성제, 금속, 가소제, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 미리 제작된 막을 증착시키므로써 추가로 부가될 수 있다. 다르게는, 제 2 중합체층(50)은 공유결합 반응(예를 들어, 라디칼 중합반응, 축합반응 등), 비공유결합 반응(예를 들어, 이온, π-π, 반데르 발스, 금속-금속, 금속-π, 금속-π*, 금속-σ, 쌍극자-쌍극자, 배위, 수소, 소수성-소수성 또는 친수성-친수성 상호작용) 또는 이들의 조합과 같은, 그러나, 이로 제한되는 것은 아닌 중합 반응로부터 생성될 수 있다. 중합체층(50)을 도입하는 데 사용되는 기술과 무관하게, 중합체는 상기 층(5)과 동일하거나 상이할 수 있다. 유리하게는, 여러 구체예에서 제조된 물질, 막 또는 층은 임의의 소정의 바람직한 두께로 조절될 수 있다.
본 발명의 상기 기술된 구체예는 예시 및 설명의 목적으로 제시된 것이다. 본 발명을 그러한 구체적인 형태로 전부 기술한 것이거나 이로 제한되는 것으로 의도되지 않으며, 자명한 다수의 변형예, 구체예 및 변이형이 상기 교시에 비추어 가능하다. 또한, 본원 발명의 범위는 첨부되는 청구의 범위 및 실시예, 그리고 이들의 등가물에 의해 한정되는 것으로 의도된다.
하기 기술되는 실시예는 단지 예시의 목적으로 제시되는 것이므로, 어떠한 식으로든 본 발명의 범위를 제한하지 않는 것으로 의도된다.
실시예 1: 2상 막 물질의 제조
제 1 단계에서, 유기 분자의 결정 막을 제조한다. 10g의 설폰화된 나프토일렌 벤즈이미다졸을 갖는 플라스크에 증류수를 첨가하였다. 혼합물이 완전히 용해 될 때까지 가열하면서 교반하였다. 최종 용액 농도는 대략 7 내지 15질량%였으며, 필요에 따라 과량의 물을 감압하에서 증류시킬 수 있다. 이후, 농축물을 유리 기판에 도포하였다. 액정 메조상이 나타난 후, 막을, LLC 막으로 코팅된 하부 유리 기판에 대해 상부 유리판을 이동시켜 정렬시키며, 이는 정렬 기구로서 역할을 한다. 끝으로, 막을 약 20℃의 온도 및 65%의 상대 습도에서 건조시켰다. 막은 두께가 약 0.5㎛이며, 비등방성 광학 특성을 나타내었다.
고분자량 에폭시 수지를 하기와 같이 합성하였다. 기계식 교반기, 온도계 및 환류 응축기가 구비된 둥근 바닥 플라스크에 24.5g의 크실렌 및 16.7g의 에폭시 수지(DER-300)를 충전시키고, 혼합물을 교반하면서 약 120℃로 가열하였다. 이후, 10.0g의 비스페놀 A 및 0.04g의 2-메틸이미다졸(즉, 경화 촉매)을 첨가하고, 매우 점성인 용액이 얻어질 때까지 혼합물을 가열 환류(즉, 142-144℃)시켜 중합시켰다. 끝으로, 혼합물을 1:5의 비율로 에틸 셀로솔브(cellosolve)(약 120℃로 냉각) 및 메틸 에틸 케톤(약 80℃로 냉각)으로, 용액중의 최종 수지 농도가 8 내지 10%가 달성될 때까지 희석하였다. 중합체는 분자량이 15000이었고, 에폭시기 잔류 함량이 0.4%였다.
기판 상에 유기 분자의 결정 막을 에폭시 수지 용액에 2 내지 3초 동안 침지시켰다. 이후, 기판 샘플을 수직 상태로 조심스럽게 들어올렸다. 얻어진 투명 막을 공기 중에서 약 30분 동안 실온에서 건조시킨 후, 15분 동안 약 150℃에서 건조시켰다. 최종 2상 막 물질은 두께가 약 1㎛였다. 결정 막 구조 및 중합체 막 품질을 편광 현미경을 사용하여 조사하였다. 상간 가교 형성을 IR 분광법에 의해 확 인하였다. 2상 막 물질은 비등방성 광학 특성을 나타내었다.
2상 막 물질 샘플의 스펙트럼을 400 내지 700nm의 범위에서 오션 PC 2000(Ocean PC 2000) 및 캐리 500(Cary 500, Varian) 분광광도계를 사용하여 측정하였다. 상기 막의 스펙트럼 특징은 500, 560, 및 660nm의 영역에서의 특징적인 흡광 밴드에 의해 입증된 개별층의 스펙트럼과 유사하였다.
상기 막의 광학 특성이 하기 표 1에 기재된다:
표 1
샘플 투과율 % Ep CR Kd
T H0 H90
CIE-포토픽(photopic) 광원 C
상부에 코팅이 없는 경우 (막 두께: 약 0.5㎛) 88.02 77.69 77.27 5.2 1.0 2.3
상부에 코팅이 있는 경우 (막 두께: 약 1.2㎛) 87.97 77.50 77.28 3.7 1.0 1.8
상기에서, T, H0 및 H90 은 각각 비편광된 광 및 편광된(평행 및 수직)광의 투과 특성이다. Ep는 편광 효율이고, CR은 컨트라스트 비이고, Kd는 이색성 비이다. 막의 최종 굽힘 강도는 40Mpa였다.
실시예 2: 2상 막 물질의 제조
제 1 단계에서, 유기 분자의 결정 막을 제조한다. 인단트론, 페릴렌 바이올렛(Perylene Violet) 및 배트 레드 14(Vat Red 14)를 5:1:2의 비율로 포함하는 설폰화된 염료의 혼합물 8.0g을 갖는 플라스크에 증류수를 첨가하였다. 혼합물이 완전히 용해될 때까지 가열하면서 교반하였다. 최종 용액 농도는 10%였다. 필요한 경우, 과량의 물을 감압하에서 증류시켜 적합한 농축물을 얻을 수 있다. 이후, 농 축물을 유리 기판에 도포하였다. 액정 메조상이 나타난 후, 막을, LLC 층으로 코팅된 하부 유리 기판에 대해, 정렬 기구로서 역할을 하는 상부 유리판을 이동시켜 정렬시켰다. 끝으로, 막을 약 20℃의 온도 및 70%의 상대 습도에서 건조시켰다. 막은 두께가 약 0.4㎛이며, 비등방성 광학 특성을 나타내었다.
상기 막으로 코팅된 기판을, 0.037g(0.5% 용액)의 광개시제(예를 들어, 벤조페놀) 및 0.015g(6% 용액)의 3차-부틸메르캅탄(예를 들어, 분자량 조절제)를 함유하는 단량체 중의 폴리(메틸 메타크릴레이트)(분자량, 8000)의 5 내지 6% 용액에 3 내지 4초 동안 침지시켰다. 샘플을 중합체 용액/혼합물로부터 제거하고, 이후 15분 동안 UV 선에 노출시켰다. 이후, 샘플을 2시간 동안 실온에서 공기 중에서 건조시켰다.
상기 막의 광학 특성이 하기 표 2에 기재된다:
표 2
Figure 112006011321491-PCT00001
상기에서, T, H0 및 H90 은 각각 비편광된 광 및 편광된(평행 및 수직) 광의 투과 특성이다. Ep는 편광 효율이고, CR은 컨트라스트 비이고, Kd는 이색성 비이다. 최종 막은 두께가 약 1.0마이크론이었고, 막의 최종 굽힘 강도는 40Mpa였다.
상기 실험 데이타는, 정렬된 유기 분자의 시스템을 포함하는 고체 막과 결합 제 간의 상간 상호작용이 다른 작업과 함께, 개별적인 개시 막의 광학 특성과 적어도 동일한 광학 특성을 지닌 조절된 두께의 매우 균질한 막을 형성시킴을 보여준다.

Claims (58)

  1. 각각이 하나 이상의 극성기를 포함하는 유기 화합물 분자를 포함하는 초분자를 포함하는 극성 용매 중에서 리오트로픽(lyotropic) 액정을 제조하는 단계;
    리오트로픽 액정층을 기판 상에 증착시키는 단계;
    외부적 배향 작용을 가하는 단계;
    용매를 제거하여 초분자 결정 막을 형성시키는 단계;
    상기 막을 하나 이상의 반응성 기를 포함하는 결합제로 처리하여, 중합체 상의 형성과 막의 극성기와 반응성 기의 화학적 상호작용이 진행되는 단계; 및
    중합체 막 상을 경화시켜 2상 막 물질을 형성시키는 단계를 포함하여, 2상 막 물질을 제조하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 리오트로픽 액정을 제조하는 단계가 유기 화합물 용액을 농축시키는 것을 포함하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 유기 화합물의 함량이 약 3 내지 50질량%의 범위내에 있는 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중의 어느 한 항에 있어서, 리오트로픽 액정 중의 유기 화합물의 함량이 약 7 내지 15질량%의 범위내에 있는 방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중의 어느 한 항에 있어서, 극성 용매가 물인 방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중의 어느 한 항에 있어서, 초분자가 컨쥬게이트된 π-시스템을 갖는 유기 분자의 중합체 어레이(array)이며, 유기 분자는 비공유 결합에 의해 연결되며 하기 일반식을 갖는 방법:
    {M} n (F) d , (1)
    상기 식에서,
    M은 π-π 결합을 통해 다른 폴리시클릭 유기 분자와 결합되는 폴리시클릭 유기 분자이고,
    n은 중합체 사슬내 유기 분자의 수이며, 10,000 이하이고,
    F는 초분자 상호간 공간에 노출된 극성기이고,
    d는 분자당 극성기의 수이고 1 내지 4이다.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중의 어느 한 항에 있어서, 극성기가 이오노게닉(ionognic)이고 리오트로픽 액정 형성을 위해 극성 용매 중에서 유기 분자가 확실하게 용해되도록 하는 방법.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중의 어느 한 항에 있어서, 극성기가 하나 이상의 상대 이온과 결합하는 방법.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중의 어느 한 항에 있어서, 리오트로픽 액정이 약 5질량% 이하의 계면활성제를 추가로 포함하는 방법.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중의 어느 한 항에 있어서, 리오트로픽 액정이 추가로 약 5질량% 이하의 가소제를 추가로 포함하는 방법.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중의 어느 한 항에 있어서, 외부적 배향 작용이 기계적 전단(mechnical shear)인 방법.
  12. 제 1항 내지 제 10항 중의 어느 한 항에 있어서, 외부적 배향 작용이 전기장 또는 자기장, 또는 이들의 조합인 방법.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중의 어느 한 항에 있어서, 외부적 배향 작용이 리오트로픽 액정층의 증착과 동시에 또는 별도로 가해지는 방법.
  14. 제 1항 내지 제 13항 중의 어느 한 항에 있어서, 극성 용매가 약 20 내지 60℃의 온도 및 약 40 내지 70%의 상대 습도에서 제거되는 방법.
  15. 제 1항 내지 제 14항 중의 어느 한 항에 있어서, 극성 용매가 약 1시간 이하의 시간에 걸쳐 약 20℃의 온도에서 제거되는 방법.
  16. 제 1항 내지 제 15항 중의 어느 한 항에 있어서, 결합제의 반응성 기와 초분자의 극성기와의 화학적 상호작용이 초분자의 결정 막에 장애가 되지 않는 방법.
  17. 제 1항 내지 제 16항 중의 어느 한 항에 있어서, 결합제가 하나 이상의 중합체를 포함하는 방법.
  18. 제 17항에 있어서, 중합체가 수지를 포함하는 방법.
  19. 제 1항 내지 제 16항 중의 어느 한 항에 있어서, 결합제가 하나 이상의 지방족 또는 방향족 단량체를 포함하는 방법.
  20. 제 17항에 있어서, 결합제가 하나 이상의 지방족 또는 방향족 단량체를 포함하는 방법.
  21. 제 1항 내지 제 19항 중의 어느 한 항에 있어서, 결합제가 약 0.5질량% 이하의 광증감제를 포함하는 방법.
  22. 제 1항 내지 제 16항 및 제 19항 중의 어느 한 항에 있어서, 단량체가 불포화된 화합물인 방법.
  23. 제 1항 내지 제 16항 및 제 19항 중의 어느 한 항에 있어서, 단량체가 하나 이상의 친핵성 반응성 기를 갖는 방법.
  24. 제 1항 내지 제 16항 및 제 19항 중의 어느 한 항에 있어서, 단량체가 하나 이상의 친전자성 반응성 기를 갖는 방법.
  25. 제 1항 내지 제 17항 및 제 21항 중의 어느 한 항에 있어서, 결합제가 불포화되거나 포화된 화합물인 방법.
  26. 제 1항 내지 제 16항, 제 19항 및 제 22항 중의 어느 한 항에 있어서, 중합체 상의 형성이 라디칼 메카니즘에 의해 진행하는 방법.
  27. 제 1항 내지 제 17항, 제 21항 및 제 25항 중의 어느 한 항에 있어서, 중합체 상의 형성이 라디칼 메카니즘에 의해 진행하는 방법.
  28. 제 1항 내지 제 16항, 제 19항 및 제 23항 중의 어느 한 항에 있어서, 중합체 상의 형성이 축합 메카니즘에 의해 진행하는 방법.
  29. 제 1항 내지 제 16항, 제 19항 및 제 24항 중의 어느 한 항에 있어서, 중합체 상의 형성이 이온 메카니즘에 의해 진행하는 방법.
  30. 제 1항 내지 제 17항 및 제 19항 중의 어느 한 항에 있어서, 중합체 상의 형성이 조합된 메카니즘에 의해 진행하는 방법.
  31. 제 1항 내지 제 16항, 제 22항 및 제 26항 중의 어느 한 항에 있어서, 중합체 상의 형성이 열에 의해 개시되는 방법.
  32. 제 1항 내지 제 17항, 제 19항 및 제 30항 중의 어느 한 항에 있어서, 중합체 상의 형성이 열에 의해 개시되는 방법.
  33. 제 1항 내지 제 16항, 제 22항 및 제 26항 중의 어느 한 항에 있어서, 중합체 상의 형성이 화학적 상호작용에 의해 개시되는 방법.
  34. 제 1항 내지 제 16항, 제 23항 및 제 28항 중의 어느 한 항에 있어서, 중합체 상의 형성이 화학적 상호작용에 의해 개시되는 방법.
  35. 제 1항 내지 제 16항, 제 24항 및 제 29항 중의 어느 한 항에 있어서, 중합 체 상의 형성이 화학적 상호작용에 의해 진행하는 방법.
  36. 제 1항 내지 제 16항, 제 19항 및 제 30항 중의 어느 한 항에 있어서, 중합체 상의 형성이 이온 메카니즘에 의해 진행하는 방법.
  37. 제 1항 내지 제 16항, 제 24항, 제 29항 및 제 35항 중의 어느 한 항에 있어서, 중합체 상의 형성이 유기 분자의 극성 기와 결합되는 상대이온에 의해 개시되는 방법.
  38. 제 1항 내지 제 17항, 제 21항, 제 25항 및 제27항 중의 어느 한 항에 있어서, 중합체 상의 형성이 UV 선에 의해 개시되는 방법.
  39. 제 1항 내지 제 17항, 제 19항 및 제 30항 중의 어느 한 항에 있어서, 중합체 상의 형성이 UV 선에 의해 개시되는 방법.
  40. 제 1항 내지 제 17항 및 제 19항 중의 어느 한 항에 있어서, 초분자의 극성기와의 결합제의 상호작용이 극성 기의 상대 이온에 의해 촉매화되는 방법.
  41. 제 1항 내지 제 40항 중의 어느 한 항에 있어서, 중합체가 약 100℃ 초과의 온도에서 경화되는 방법.
  42. 하나 이상의 극성기를 포함하는 초분자의 결정 막을 포함하는 제 1 상, 및
    중합체 막을 포함하는 제 2상을 포함하는 2상 막 물질.
  43. 제 42항에 있어서, 비등방성인 2상 막 물질.
  44. 제 42항 또는 제 43항에 있어서, 결정 막이 어느 한 광축을 따라 면간 간격이 3.4±0.3Å인 결정 구조를 갖는 2상 막 물질.
  45. 제 42항 내지 제 44항 중의 어느 한 항에 있어서, 막 물질의 제 1 상이 40질량% 이상인 2상 막 물질.
  46. 제 42항 내지 제 45항 중의 어느 한 항에 있어서, 중합체 상이 방향족 단량체로부터 형성되고, 중합도가 40초과인 2상 막 물질.
  47. 제 42항 내지 제 45항 중의 어느 한 항에 있어서, 중합체 상이 지방족 단량체로부터 형성되고 중합도가 120 초과인 2상 막 물질.
  48. 제 42항 내지 제 47항 중의 어느 한 항에 있어서, 중합체 상의 분자량 분포가 약 4,000 내지 20,000의 범위인 2상 막 물질.
  49. 제 48항에 있어서, 중합체 상의 분자량 분포가 약 5,000 내지 8,000의 범위인 2상 막 물질.
  50. 제 42항 내지 제 49항 중의 어느 한 항에 있어서, 막 물질 중의 중합체 상이 약 1 내지 20질량% 범위의 가소제를 함유하는 2상 막 물질.
  51. 제 42항 내지 제 50항 중의 어느 한 항에 있어서, 편광성인 2상 막 물질.
  52. 제 42항 내지 제 51항 중의 어느 한 항에 있어서, 지연제(retarder) 또는 광필터인 2상 막 물질.
  53. 제 1항 내지 제 41항 중의 어느 한 항에 따른 방법에 의해 형성된 2상 막 물질.
  54. 제 42항 내지 제 53항 중의 어느 한 항에 있어서, 하나 초과의 결정 막 및 하나 초과의 중합체 막을 포함하는 2상 막 물질.
  55. 제 42항 내지 제 54항 중의 어느 한 항에 있어서, 결정 막 및/또는 중합체 막으로 된 하나 이상의 교대되는 층을 포함하는 2상 막 물질.
  56. 제 42항 내지 제 55항 중의 어느 한 항에 있어서, 제 1 상 및 제 2상으로 된 하나 초과의 교대되는 층을 갖는 다층 막 물질을 제조하기 위해 기판으로서 작용하는 2상 막 물질.
  57. 제 42항 내지 제 56항 중의 어느 한 항에 있어서, 기판이 리오트로픽 액정층의 증착을 위한 정렬 기판으로서 작용하는 2상 막 물질.
  58. 제 56항 또는 제 57항에 있어서, 기판이 기계적 방법 또는 전기장 또는 자기장의 인가에 의해, 또는 플라즈마 처리에 의해 외부적 배향 작용이 표면에 가해지므로써 정렬되는 2상 막 물질.
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