KR20060119689A - 초분자 복합체 필름 재료, 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 환경 인자에 대한 가수분해 안정성 및 기계적 강도를 포함하는 개선된 작업 특성을 보유하는, 광학적으로 비등방성인 복합체 필름 재료에 제공한다. 본 발명의 이러한 이점 및 그 밖의 이점은 초분자 복합체 필름 재료를 형성함으로써 달성될 수 있다. 이러한 초분자 복합체 필름 재료는, 극성 기를 함유하는 유기 초분자로 구성된 얇은 결정 필름의 매트릭스, 및 2개 이상의 작용기를 함유하는 수용성 지방족 화합물인 결합제를 포함한다.
본 발명은 이러한 유리한 특성을 지닌 초분자 필름 재료를 제조하는 방법을 추가로 제공한다. 일 구체예에서, 본 발명의 방법은 하기 단계들을 포함한다: (i) 컨쥬게이트된 π-시스템 및 치환된 극성 기를 지닌 시클릭 유기 화합물의 초분자로 구성된 용액형(lyotropic) 액정층을 형성시키는 단계; (ii) 상기 층에 외인력을 인가시키고 후속하여 용매를 제거함으로써, 얇은 결정 필름을 형성시키는 단계; (iii) 무기 염 용액으로 얇은 결정 필름을 처리하여, 상기 유기 분자로 구성된 초분자의 불용성 결정성 필름을 형성시키는 단계; (iv) 극성 기와 상호작용할 수 있는 결합제로 불용성 필름을 함침시키고, 충전된 필름을 후속하여 형성시키는 단계; 및 (v) 상기 충전된 필름을 건조시켜, 초분자 복합체 필름 재료를 형성시키는 단계.
Description
본 발명의 기타 과제 및 이점은, 하기한 본 발명의 상세한 설명 및 첨부된 청구의 범위를 숙지한 후에, 그리고 도면을 참조하여 숙지한 후에 자명해질 것이다:
도 1에는, 무기 염으로 처리하고, 메틸올 카르바미드 및 글리세롤(MCGl)의 함침 용액으로 처리한 얇은 결정 필름(TCF)의 상대 습도에 대한, 초분자 복합체 필름의 두께의 의존성이 도시되어 있다. TCF는 MC(2%) + Gl(1%)로 처리하거나(곡선 2), 및 처리하지 않았다(곡선 1).
도 2에는 230℃에서의 베이킹 시험 전후에, 메틸올 카르바미드(MC)로 처리하거나 처리하지 않은, 인다트론, 나프탈렌테트라카르복실산 및 퍼릴렌테트라카르복실산(INP)의 술폰화된 유도체로 된 불용성 TCF, 즉 상기 베이킹 시험 전(1) 및 시험 후(2)의 비처리된 TCF, 상기 베이킹 시험 전(3) 및 시험 후(4)의 10%-MC 용액으로 처리한 TCF에 대한 콘트라스트 비(contrast ratio) 대 투과율(CR-T 곡선)이 도시되어 있다.
도 3에는 230℃에서의 베이킹 시험 전후에 MCGl의 함침 용액으로 처리하거나 처리하지 않은 INP의 불용성 TCF, 즉 베이킹 시험 전(1) 및 시험 후(2)의 비처리된 TCF, 베이킹 시험 전(3) 및 시험 후(4)의 MC(4%) + Gl(2%) 용액으로 처리된 TCF에 대한 CR-T 곡선이 도시되어 있다.
도 4에는 환경 시험 전후의 함침 용액 MCGl로 처리하거나 처리하지 않은 INP의 불용성 TCF, 즉 환경 시험 전(1) 및 시험 후(2)의 비처리된 TCF, 환경 시험 전(3) 및 시험 후(4)의 MC(2.5%) + Gl(1.2%) 용액으로 처리된 TCF에 대한 CR-T 곡선이 도시되어 있다.
도 5는 230℃에서의 베이킹 시험 전후의 함침 용액으로 처리하거나 처리하지 않은 인단트론의 술폰화된 생성물의 혼합물 수용액 기재 불용성 TCF, 즉 베이킹 시험 전(1) 및 시험 후(2)의 비처리된 TCF, 베이킹 시험 전(3) 및 시험 후(4)의 MC(2.5%) + Gl(1.2%) 용액으로 처리된 TCF에 대한 CR-T 곡선이 도시되어 있다.
본 발명은 일반적으로 결정성 복합체 필름 재료 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 일반적으로 마이크로전자공학, 광학, 통신학, 컴퓨터 기술, 및 기타 관련된 분야에 관한 것이다.
현대 기술 개발에서는, 광학 부재, 전자 부재, 및 목적하는 특성을 갖는 기타 부재를 제조하기 위한 토대를 구성하는, 신규 재료, 특히 복합체 형성이 요구되고 있다.
복합체 또는 복합체 재료는 2개 이상의 상이한 성분, 또는 말하자면 상으로 구성된 시스템을 나타낸다. 상기 성분중 하나는 연속상으로서, 매트릭스 또는 베이스로서 지칭되는 반면, 나머지 한 성분은 매트릭스 내에 함유물, 특히 입자, 섬유, 층, 및 충전제 또는 분산된 상으로서 지칭되는 함유물의 형태로 분산된다. 복합체 재료 또는 복합체는 이종의 분산 시스템이며, 이들의 특성은 성분 특성을 단순히 조합시킨 것이 아니다. 복합체 재료의 특성은 매트릭스와 충전제 사이의 상호작용을 변화시킴으로써, 적합한 충전제를 선택함으로써, 그리고 성분 비를 변화시킴으로써 조절될 수 있다. 목적하는 특성을 지닌 복합체 재료를 수득하는데 있어서 충전제 입자의 물리화학적 파라미터가 중요한 역할을 한다.
불포화 글리콜, 물, 및 최종 복합체에 개선된 기계적 특성을 부여하면서 성분의 높은 광학 특성을 유지하는 유기 충전제를 함유하는 공중합체를 포함하는, 광학적으로 투명한 재료를 수득하기 위한 조성물이 미국 특허 제 4,143,017호에 개시되어 있다.
중합가능한 기를 함유하는 다양한 유형의 충전제 분자가 유럽 특허 EP 제 0,389,420호에 기술되어 있다.
충전제는 유기물 및/또는 무기물일 수 있는 물질의 다양한 조합물을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 유기 및 무기 충전제 모두를 함유하는 액체-결정성 중합체 시스템 및 수성 고분자 분산물이 PCT 특허공개 제 WO 0040655호 및 WO 0040629호에 기술되어 있다. 사용된 무기 성분은 알칼리 토금속 염이었다.
무기 및 유기 충전제 모두를 함유하는 고분자 결합제로 커버된 중합체 필름을 포함하는, 액정 소자 역라이트(backlight)시스템에 사용된 고분자 조성물의 또 다른 예가 유럽 특허 EP 0,847,424호에 기술되어 있다. 상기 결합제는 투명하며, 오랫동안 이의 광학 특성을 유지한다.
요오딘으로 개질시킨 폴리(비닐 알코올) 기재 비등방성 필름에 대한 2성분 액체-결정성 시스템의 광학 특성이 연구된 바 있다 [참조: Bahader, B., Liquid Crystals: Applications and Uses, ed., Vol. 1, World Scientific, Singapore, New York, July 1990, p. 101].
그러나, 중합체 기재의 다수 광학 재료, 특히 염료 첨가제를 사용한 PVA-기재 필름은 상대적으로 낮은 열 안정성을 나타냈으며, 이는 이들의 응용에 제한을 가한다.
특수 부류의 중합체는 초분자 중합체로 표시된다 [예를 들어, Brandveld, L., Supramolecular Polymers, Chem. Rev., 101, 4071-97(2001)]. 구조 단위는 수소 결합, 착물 결합 및 아렌-아렌 결합과 같은 비공유 결합에 의해 결합된다. 단량체는, 전형적으로 다양한 치환된 이온기를 함유하는 유기 염료의 자가 어셈블링되는 디스코틱(discotic) 분자를 나타낸다. 수용액에서, 그러한 디스코틱 분자는 용액형(lypotropic) 액정을 형성시키면서 응집된다.
초분자 중합체 조성물의 형성에서 수소 결합 유형의 분자내 결합의 중요 역할은, 예를 들어 유럽 특허 EP 제 1,300,447호에 기술되어 있다. 그러한 결합은 인접 중합체 사슬의 작용기들 사이에서의 상호작용의 결과로 나타난다.
미국 특허 제 5,730,900호에는 중합체 매트릭스를 포함하는 필름을 수득하는 방법이 기술되어 있다. 기술된 방법에 따르면, 초기 용액이 치환기 내에 중합가능 한 기를 함유하는 디스코틱한 치환된 폴리시클릭 화합물, 및 액체 결정성 물질을 포함한다. 기판은 배향된 중합체 기판이다. 기술된 처리 및 추가 냉각시키면, 결합된 충전제를 나타내는 액체 결정성 함유물을 지닌 중합체 매트릭스를 포함하는 필름이 형성된다. 2개 성분의 혼합물을 이렇게 전환시키면 보호층을 구비함과 동시에 최종 필름 내에서 액체 결정성 특성을 유지하는 매트릭스-중합체 시스템이 형성된다. 그러나, 유기 용매의 사용, 시스템 성분에 대한 용매의 요구된 개별 선택, 요구된 고온 및/또는 US 조사는, 상기 언급한 중합 과정을 기술적으로 복잡하게 만들며, 환경적인 측면에서도 적합하지 않다.
신규 특성을 보유하는 개질된 광학 필름 재료를 수득하기 위한 또 다른 부류의 화합물은, 평면 분자 구조를 지닌 개질된 수용성 이색(dichroic) 유기물 염료에 의해 제공된다. 그러한 화합물의 헤테로시클릭 분자 및 분자 응집물은 가시 스펙트럼 범위에서의 강한 이색성에 의해 특징된다. 그러한 재료를 기재로 하는 얇은 결정 필름의 제조 방법은 선행 기술에서의 단점을 보유하지 않는다. 상기한 제조 방법은 하기 단계를 포함한다. 제 1 단계에서, 수용성 염료는 용액형 액정 상을 형성한다. 이 상은 이색 염료의 디스코틱 분자로 구성된 컬럼 형태의 응집물을 포함한다 [참조: 예를 들어, Yeh, P., et al., Molecular Crystalline Thin Film E-Polarizer, Mol. Mater., 14(2000)]. 이들 분자는 심지어 묽은 용액 내에서도 응집될 수 있다 [참조: Lydon, J., Chromonics, In: Handbook of Liquid Crystals, 1998, 981-1007]. 제 2 반응 스테이지에서, 용액형이며 전단성을 갖는 액정 상(잉크 또는 페이스트 형태의)을 도포시키면, 전단력이 작용하는 방향으로 분자 컬럼이 정렬된다. 도포된 액정의 높은 요변성(thixotrophy)은 전단력 유도된 상태에서 고분자 정렬(ordering)을 제공하며, 전단력이 더이상 인가되지 않는 경우에도 이를 보존시킨다. 상기 방법의 제 3 단계에서, 용매(물)를 증발시키면 일방향성 결정화가 야기될 뿐만 아니라, 미국 특허 제 6,563,640호에 일반적으로 기술된 바와 같은 미리-배향된 액정 상으로부터 유기 고체 결정 필름이 형성된다. 그러한 얇은 결정 필름(TCFs)은, 굴절 지수 및 흡수 지수의 높은 광학적 비등방성에 의해 특징됨과 동시에, 참고 문헌(참조: Bobrov, Yu. A., J. Opt. Tehnol., 66, 547(1999))에 더욱 상세히 기술된 특별한 편광기의 특성을 나타내며, 참고 문헌(참조: Ignatov, L. et al., Society for Information Display, Int. Symp. Digest of Technical Papers, Long Beach, Califonia, May 16-18, Vol. XXXI, 834-838 (2000))에 일반적으로 기술된 바와 같은 액정 소자에서의 상업적 응용에 사용될 수 있다.
이러한 기술로 제조된 광학 비등방성 필름은 습도가 높은 환경에서는 제한된다. 미국 특허 제 6,563,640호에 기술된 필름은, 2가 또는 3가의 금속 이온을 함유하는 용액으로 부가적으로 처리될 수 있다. 이러한 처리의 최종 생성물로서, 비수용성 필름이 형성된다. 그러나, 물의 함량은, 광학적 특성의 안정성을 감소시키게 되는 고온 및 고습의 영향을 받을 수 있다.
본 발명은 환경 인자에 대한 가수분해 안정성 및 기계적 강도를 포함하는 개선된 작업 특성을 보유하는 광학적으로 비등방성인 복합체 필름 재료를 제공한다. 본 발명의 이러한 이점 및 기타 이점은 초분자 복합체 필름 재료를 형성함으로써 달성될 수 있다. 이러한 초분자 복합체 필름 재료는, 극성 기를 함유하는 유기 초분자로 구성된 얇은 결정 필름의 매트릭스, 및 2개 이상의 작용기를 함유하는 수용성 지방족 화합물인 결합제를 포함한다.
본 발명은 추가로, 이러한 유리한 특성을 보유하는 초분자 복합체 필름 재료를 제조하기 위한 방법을 제공한다. 일 구체예에서, 본 발명의 방법은 하기 단계들을 포함한다: (i) 컨쥬게이트된 π-시스템 및 치환된 극성 기를 지닌 시클릭 유기 화합물의 초분자로 구성된 용액형 액정층을 형성시키는 단계; (ii) 상기 층에 외인력을 인가시키고 후속하여 용매를 제거함으로써, 얇은 결정 필름을 형성시키는 단계; (iii) 무기 염 용액으로 얇은 결정 필름을 처리하여, 상기 유기 분자로 구성된 초분자의 불용성 결정성 필름을 형성시키는 단계; (iv) 극성 기와 상호작용할 수 있는 결합제로 불용성 필름을 함침시키고, 후속하여 충전된 필름을 형성시키는 단계; 및 (v) 상기 충전된 필름을 건조시켜, 초분자 복합체 필름 재료를 형성시키는 단계.
본 발명은 넓은 파장 범위에서 선택적인 광학 특성을 보유하는 복합체 재료로 된 광학적으로 비등방성인 필름, 및 이러한 필름을 수득하는 방법을 제공한다. 상기 재료는 용액 내에서 용액형 액정 상을 형성할 수 있는 다양한 유기 물질을 기재로 할 수 있다. 이러한 재료를 기판 상으로 도포시키고, 용액형 액정 상에 외인력을 인가한 다음 용매를 제거하면, 유기 분자의 정렬된 시스템을 포함하는 얇은, 비등방성의 결정성 필름이 형성된다.
광학 필름을 적절하게 기능화시키는 증가된 기계 강도 및 개선된 물리적 특성, 특히 고온 및 고습 조건 하에서의 이들의 안정성은, 액정 분자와 상호작용할 수 있는 수용성 유기 화합물 및 무기 염으로 상기 필름을 처리함으로써 제공되는 것이다.
복합체 재료로 된 개시된 광학적으로 비등방성인 필름은 환경 인자에 대해 더욱 높은 안정성, 개선된 기계적 특성, 및 처리하지 않은 필름과 비교하여 더욱 양호한 광학 특성을 보유한다. 본 발명의 또 다른 구체예는 상기 필름을 수득하기 위한 방법을 제공한다.
본 발명은, 치환된 극성 기를 함유하고 평면 구성을 지니며 비공유 π-π 결합으로 결합된 유기 분자로 구성된 초분자를 사용한다. 이들의 화학적 구조에 있어서, 이들 분자는 π 결합의 컨쥬게이트된 시스템을 갖는 시클릭 화합물(방향족 및 헤테로시클릭 화합물을 포함하여)에 속한다. 이들 분자는, 극성 또는 비극성 중 어느 하나일 수 있는 치환된 개질 기를 함유한다. 극성 기는 친수성이며, 물 및 기타 극성 용매 중에서 상기 유기 화합물 분자의 용해성을 제공한다. 비공유 기는 소수성이며, 이는 비극성 용매 중에서의 용해성, 및 요구된 스펙트럼 특성을 결정한다. 그러한 화합물의 한 부류가 유기 염료에 의해 제공된다.
상기 초분자는, 컨쥬게이트된 π-시스템을 지니고 π-π (아렌-아렌) 결합에 의해 결합되며 하기 일반식으로 표시되는 시클릭 유기 분자의 사슬을 포함한다:
상기 식에서, M은 유기 분자이고, n은 사슬 내에 분자 수(10000 이하)이며, F는 초분자내 공간에 노출된 극성 기이며, d는 분자당 극성 기의 수이다(1 내지 4 범위에서 변화됨).
극성 기는 이온발생성 및 비이온발생성일 수 있다. 이온발생성 극성 기는, 술폰산, 술포네이트 및 포스포네이트 기를 포함하는 전형적으로 강력한 무기 산의 비이온성 기 뿐만 아니라 덜 극성인 카르복실기를 나타낸다. 또한, 이들 기는 아미노, 및 pH 의존적인 특성을 보유하는 일부 양쪽성 기와 같은 양이온성 단편을 나타낼 수 있다. 용액 중에서, 극성 기는 항상 하나 또는 다수개의 (유사하거나 유사하지 않은) 반대 이온을 동반한다. 다가 반대 이온은 동시에 다양한 분자에 속할 수 있다. 비이온발생성 극성 기에는 히드록실, 염소, 브롬 등이 포함된다.
비극성 기는 주로 다수 부류의 유기 단편, 예컨대 메틸, 에틸, 에톡시 등에 속한다.
고려중인 유기 화합물 분자는 대개 타원체 형상의 평면 구성을 보유한다. 이들 분자는 대칭적이거나 비대칭적일 수 있으며, 치환기가 둘레에 배열되어 있다. 상기 분자는 양친화성이며, 유사하거나 유사하지 않은 화학적 특성을 갖는 치환기를 동시에 함유할 수 있다.
공지된 바와 같이, 분자 응집물 또는 초분자 형성을 위한 구동력은 평면 분자 사이의(예를 들어, 염료의) π-π 상호작용이다. 용매화, 즉 용매를 이용하여 극성 기를 개질시키는 우선적인 상호작용에 의해 동일한 유형의 초분자로 구성된 정렬된 구조, 소위 용액형 액정(LLC) 시스템 또는 메조페이스(mesophase)가 형성된 다. LLC 시스템은 광범위한 농도, 온도 및 pH 값에 걸쳐 안정한 영역을 지닌 상 다이아그램에 의해 특징된다.
극성 용매 중에서의, 고려 중인 유기 물질에 의한 상기 LLC 메조페이스의 형성은 개시된 발명의 과제를 성취하는데 필수적인 조건이다. 극성 용매는 물, 또는 물과, 물과 임의의 비율로 혼화될 수 있는 유기 용매의 혼합물일 수 있다.
개시된 발명은, 그 내용이 본원에 참조로 포함된 미국 공개된 특허 출원 제 US 2001/0029638호에 상세히 기술되어 있는, 메조페이스를 형성할 수 있는 수용성 유기 물질을 사용할 수 있게 하며, 이러한 것들로는 하기 부류의 화합물이 있으나 이들에 제한되지 않는다:
- 폴리메틴 염료 (예를 들어, 가이소시아닌(pseudoisocyanine), 피나시아놀);
- 트리아릴메탄 염료 (예를 들어, 염기성 터쿠오스(Turquose), 산 라이트 블루 3);
- 디아미노크산텐 염료 (예를 들어, 술포르호다민);
- 아크리딘 염료 (예를 들어, 염기성 옐로 K);
- 술폰화된 아크리딘 염료 (예를 들어, 트랜스-퀴나크리돈);
- 안트라퀴논 염료의 수용성 유도체 (예를 들어, 활성 라이트 블루 KX);
- 술폰화된 배트(vat) 염료 생성물 (예를 들어, 플라반트론, 인단트렌 옐로, 배트 옐로 4K, 배트 다크 그린 G, 배트 바이올렛 C, 인단트론, 퍼릴렌 바이올렛, 배트 스칼렛 2G);
- 아조 염료 (예를 들어, 벤조퍼푸린 4B, 다이렉트 라이트패스트 옐로 O);
- 수용성 디아진 염료 (예를 들어, 산 다크 블루 3);
- 술폰화된 디옥사진 염료 생성물 (안료 바이올렛 디옥사진);
- 수용성 티아진 염료 (예를 들어, 메틸렌 블루);
- 수용성 프탈로시아닌 유도체 (예를 들어, 구리 옥타카르복시프탈로시아닌 염);
- 형광성 표백제;
- 이나트륨 크롤로글리카네이트;
및 퍼릴렌테트라카르복실산 디이미드 레드(PADR), PADR(바이올렛) 및 나프탈렌테트라카르복실산(옐로, 클라렛(claret))의 벤즈이미다졸, 벤즈이미다졸 및 페난트로-9,10:2,3-퀴녹살린의 술포유도체 등을 포함하는 일부 그 밖의 화합물.
용액형 액정 메조페이스는 수용성 술포유도체 형태의 이온발생성 유기 분자를 개별적으로 또는 그러한 화합물의 혼합물로 이용함으로써 형성된다.
개시된 시스템 내의 양이온성 반대 이온으로는 H+, NH+4, K+, Li+, Na+, Cs+, Ca2+, Sr2 +, Mg2 +, Ba2 +, Co2 +, Mn2 +, Zn2 +, Cu2 +, Pb2 +, Fe2 +, Ni2 +, Al3 +, Ce3 +, La3 + 등, 및 이들과 기타 양이온의 혼합물이 있을 수 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다.
물에 용해되는 경우, 이들 술포유도체 또는 이들 혼합물 형태의 분자는 적재된 동전으로 패킹된 비등방성(로드 형태) 응집물을 형성한다. 그러한 용액 내의 각각의 응집물은 전기 이중층을 지닌 미셀(micelle)을 나타내는 반면, 전체 용액은 고도로 분산된(콜로이드성) 용액형 시스템을 나타낸다. 용액 농도(즉, 미셀 농도)가 증가됨에 따라, 비등방성 응집물은 소위 자가 정렬이라고 불리는 자발적인 정렬을 나타낸다. 이로써 네마틱(nematic)한 용액형 메조페이스가 형성되게 되어, 이 시스템이 액체-결정성이 된다. 컬럼 내의 염료 분자의 높은 서열에 의해, 메조페이스가 배향된 이색성 물질을 수득하는데 사용될 수 있게 된다. 이들 물질로부터 형성된 필름은 높은 수준의 광학 비등방성을 보유한다. 액정 상태는 예를 들어 편광 현미경을 이용하는 것과 같은 일반적인 방법으로 용이하게 확인된다.
LLC 메조페이스 내의 상기 술포유도체 또는 이들 혼합물의 함량은 3 내지 50질량%, 가장 전형적으로는 7 내지 30질량% 범위 내에 있다. 상기 LLC 시스템은 5질량% 이하의 계면활성제 및/또는 가소제를 부가적으로 함유할 수 있다.
염료 분자 내의 술폰기의 수, 전형적으로는 1 내지 4개, 및 기타 치환기(예컨대, 에틸, 메틸, 염소, 브롬)의 수 및 특징을 변화시킴으로써, 액체-결정성 용액 내에 형성된 응집물의 친수성-소수성 균형을 제어할 수 있으며, 상기 용액의 점도를 변화시킬 수 있다. 이는, 차례대로 초분자의 길이 및 형상에 영향을 미치며, 이들 초분자의 분자 정렬도에 관여하는데, 이것에 의해 관련된 LLC 시스템의 요구된 용해도 및 높은 안정도가 제공된다. 초분자 사이의 거리는 전형적으로 40 내지 100Å이다.
언급된 화합물은 개별적으로, 또는 하나의 또 다른 화합물 또는 기타 이색성 염료 뿐만 아니라, 가시 스펙트럼 범위내에서 약하게 흡수되거나 무색인 일부 유기 화합물과의 혼합물 형태 모두일 수 있으며, 이는 용액 내에서 안정한 LLC 메조페이 스를 형성할 수 있다. 용매를 제거한 후에, 이들 메조페이스는, 높은 광학 특성을 보유하는, 비등방성이며 적어도 부분적으로 결정성인 필름을 형성할 수 있다.
LLC 용액은, 용매를 예를 들어 상대적으로 저온으로 가열시켜 증발시킴으로써, 진공하에서 증류시킴으로써, 또는 한외여과시킴으로써 농축된다. 이러한 처리에 의해 충분히 오랫동안 액정 상태를 유지할 수 있는, 페이스트 형태의 물질 또는 소위 "잉크"가 형성될 수 있다.
LLC 시스템의 층은, 상기 용액 또는 농축물을 깨끗한 기판 표면 상으로 도포시킴으로써 형성된다. 기판은 대개 유리, 또는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET), 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트 등을 포함하나 이들에 한정되지 않는 중합체 재질이며, 임의의 목적하는 형상을 보유할 수 있다.
이후, LLC 층은 배향된다. 하기한 다양한 인자의 사용에 근거한 외인력의 공지된 방법이 존재한다: 기계적, 전기적, 자기적 등. 요구된 배향을 LLC 메조페이스의 운동 단위(초분자)에 제공하는데 충분해야 하는 이러한 힘의 세기는, 액체-결정성 용액의 특성, 예컨대 이의 특성, 농도, 온도 등에 따라 달라진다. 생성되는 배향된 구조는 개시된 물질, 및 이 물질로 제조된 관련된 물품의 기본 특성이다. 추가 기재는, 그 내용이 본원에 참조로 포함된 미국 특허 제 5,739,296호; 6,174,394호; 및 6,563,640호에서 확인된다.
개시된 발명에 따르면, 유기 분자의 용액형 액정 시스템 층 위의 외인력은 기계적 전단력에 의해 생성된다. 이는 나이프, 원통형 와이퍼, 또는 도포된 층 표면에 평행으로 배향되거나 이 표면에 대해 각을 두어 배향된 평탄한 판, 슬롯 다 이, 또는 임의의 기타 정렬 장치를 포함하는 다양한 유형의 하나 또는 다수개의 정렬 장치의 규제된 기계적 운동을 통해 달성된다. 표면에서 정렬 도구의 가장자리까지의 거리는 요망되는 두께의 필름을 수득하도록 설정된다.
용매 제거의 후속 방법은 약 1시간 이하의 시간 동안 실온에서의 온화한 조건 하에서, 또는 시간 절감을 위해 약 20 내지 60℃의 온도 범위 및 40-70%의 상대 습도에서 가열시킴으로써 수행된다. 이러한 처리에 의해 유기 초분자의 배향된 박층, 소위 얇은 결정 필름(TCF)으로 커버된 기판이 남겨진다.
용매 제거 방법은 이전에 형성된 LLC 구조의 배향을 손상시키지 않으면서, 외인력이 가해지는 동안에 발생되는 스트레스를 경감시키도록 선택된다. 기판 표면 상에 TCF를 형성시키기 전에 LLC 층이 과도하게 건조되는 것을 방지하도록 주의를 기울여야 한다. 고습 조건 하에서 용매 제거 단계를 실시하는 것이 권장된다. 재료 층의 높은 결정화도를 보장하는 중요 인자는 시스템으로부터의 용매 제거 공정의 속도 및 방향적 특성이다. 생성되는 층은 정렬된 분자 구조를 보유하는 충분히 얇은 연속 필름을 나타내며, 상기 구조에서 유기 분자는 배향 정렬된 집합체(ensemble)로 응집된다. 이러한 구조의 형성은, 1차원 및/또는 2차원의 상호적으로 배향된 준결정성(quasicrystalline) 응집물 내로 유입되며, 이미 국소 차수를 보유하는, 용액 내 분자의 특수한 액체-결정성 상태에 의해 결정된다. 동시에 외인력을 기판 표면 상에 인가하게 되면, 그러한 시스템에는 육안으로도 확인되는 배향이 형성된다. 이러한 배향은 건조 중에도 유지될 뿐만 아니라 결정화로 인해 증가될 수 있다.
개시된 방법에 따른 후속하는 필수 단계는 수득된 초분자의 TCF를 무기 염 수용액으로 처리하여, 필름을 불용성 형태로 전환시키는 것이다. 이를 위해, 예를 들어 5 내지 30% 범위, 바람직하게는 10 내지 20%의 농도를 지닌 염화바륨(BaCl2) 용액을 사용할 수 있다. 처리 동안에는, Ba2 + 이온이 NH4 + 이온(초분자의 극성 기에 대한 반대 이온)으로 대체되면서 불용성 유기 바륨 술페이트가 형성된다. 필름의 공극 및 구조 결함 내로 부분적으로 침투할 수 있는 미반응한 염화바륨을 물로 세척하여 후속하여 제거한다. 그런 다음, 필름을 공기 및 실온에서 또는 20 내지 70℃ 범위 내의 고온에서, 온도에 따라 달라지긴 하나 대략 20분 동안 건조시킨다.
개시된 기술 사이클에서의 후속 단계는, 불용성 TCF를, 먼저 초분자내 공간에 노출된 유기 분자의 술폰 기 및 그 밖의 극성 기와 신속하게 상호작용한 다음 가교를 형성할 수 있는 수용성 유기 결합제 용액으로 함침시키는 것으로 이루어진다.
결합제는 메틸올 카르바미드(MC), 예를 들어 카르바미드(NH2CONH2)와 포름알데히드(HCHO)의 상호작용에 의해 수득된 모노메틸올 카바미드(H2N(CO)NHCH2OH) 및 디메틸올 카르바미드(HOH2CHN(CO)NHCH2OH)를 포함하는 지방족 화합물 부류로부터 선택된다. 상기한 MC 분자는 이들의 작용성 아미노 기 및 히드록실 기의 상호작용을 통해 서로 중합될 수 있다. 이로써, 다이머 및 트리머로부터 올리고머까지, 그리고 약 100 근방 또는 100 초과의 중합도를 지니며 거대 분자내 스택 사이의 거리를 초과하는 사슬 길이를 지닌 고분자량 화합물로부터, 다양한 길이의 거대 분자가 형성되게 된다.
단량체 용액이 TCF 표면 상으로 도포되는 경우에, MC 분자는 필름 내로 확산되고, 스택 사이에서 분산된다. 필름 내에서의 구체적인 위치 및 농도에 따라 달라지나, 결합제 분자는 다양한 변형을 나타낸다. 이들 분자는, 서로, 또는 유기 염료 분자의 극성 기와 함께 이온 또는 수소 유형의 화학 결합을 형성한다.
MC 중축합 반응은 5 미만의 pH에서 진행되며, 다양한 산에 의해 촉매화된다. 상기 방법은 가열을 통해 가속될 수 있다. 이 반응은 하기 반응식에 의해 설명된다:
중합된 MC 분자의 길이 및 형태에 따라 달라지나, 중합된 MC 분자는 동일한 초분자 또는 상이한 초분자에 속하는 TCF(결정화된 유기 초분자에 의해 형성됨)의 개별적인 구조 단편을 결합시킨다. MC 분자는 TCF의 용적 내에서 그리고 표면 상에서 모두 가교하면서 중합되어, 얇은 고체 복합체 필름을 형성한다. 최종 필름 두께는 초기 TCF 층 두께 및 MC 용액 농도에 따라 달라진다. 함침에 의해 얻어진 TCF는 충분히 높은 강도 및 탄성을 지닌다. 가교 네트워크는 염료 분자 스택을 결합시켜서, TCF 구조를 강화시킨다.
함침 용액이 MC 분자만을 함유하는 경우에는, TCF 표면 상에 형성된 중합체 필름은 강성 및 취성을 나타낼 수 있고, 시간 경과에 따라 투명도를 상실할 수 있 다. 안정하고 탄성인 필름을 수득하기 위해서, 2개 이상의 OH기를 지닌 알코올을 함침 용액 내로 도입시키는 것이 권장된다. 가장 적합한 첨가제는, MC와 함께 공중합되고 아미노기 사이에서 가교를 형성할 수 있을 뿐만 아니라 또한 가소 작용을 나타내는, 글리세롤(Gl) 또는 그 밖의 이원자 및 다원자성 알코올이다. 또한, 함침 MC 용액 내로 글리세롤을 도입시키면 TCF의 광학 특성이 현저히 (15 내지 20%까지) 개선된다. MC + Gl 용액으로 함침시켜, 얇은 표면 중합체 필름을 형성시키면 TCF의 환경적 안정성이 현저히 증가된다. 함침 용액 내에서의 MC와 Gl의 최적 비는 2:(0.1 내지 1.0)(w/w)이다. 이 공정은, 예를 들어 MC 또는 MC와 알코올(이원자성 또는 삼원자성)의 혼합물로 된 저농도 수용액 내로 1 내지 수십초 동안 샘플을 침지시킴으로써 수행된다. 최종적으로, 개질된 필름을 1 내지 20분의 시간 동안 실온, 또는 20 내지 70℃ 범위 내의 고온에서 (또는 이러한 방법을 교대로 적용함으로써) 건조시킨다. 건조는 TCF의 표면 및 초분자 유기 구조로부터 과량의 결합제의 제거를 수반한다.
MC + Gl 용액으로 처리한 TCF의 열 안정성 및 광학 특성에서의 확인된 증가는, 염료 단편을 MC 및 Gl 분자의 통합된 시스템 내로 결합시킴으로써 주로 설명된다. 이는, (i) MC 및 Gl의 히드록시기와, 염료의 카르보닐 기 및 술포기 사이의 수소 결합의 형성, 및 (ii) MC의 아미노기와 염료의 술포기 사이의 상호작용 모두와 연관될 수 있다. 또한, MC 분자는 이들 자체의 공간 네트워크를 형성함과 동시에, 5 내지 6 미만의 pH에서 중합될 수 있다. Gl 분자는 MC와의 중축합 반응 내로 유입될 수 있다. 결과적으로, 결합제 역할을 하는, MC와 Gl을 사용한 TCF 기재 복 합체 재료가 나타나게 된다. 이러한 복합체는 증가된 강도를 나타내며, 이는 증가된 습도 조건 하에서 (MC + Gl) 처리된 TCF 두께의 불변성에 의해 확인된다. 도 1에 도시된 데이터로부터 확인할 수 있듯이, 대조(미처리된)용 TCF 샘플의 두께는 공기의 상대 습도(RH)에 따라 달라지는데, 이는 60 내지 70% 이상의 RH 영역에서 특히 현저한 변화를 나타내었다. 일반적으로, 조사된 RH 범위에서의 미처리된 TCF의 두께는 32%까지 증가되었다. 2% MC-1% Gl 용액으로 함침시킨 후에, 샘플의 두께는 대략 13%까지 증가되었으며, 이는 상대 습도에 대해 훨씬 덜 의존적인 것이다. 일 시험에서, 함침된 TCF의 두께는 37%의 RH에서는 520nm이었으며, 72%의 RH에서는 단지 30nm(5.7%)까지만 증가되었다.
상기한 연속 스테이지에 의해 높은 강도 및 열 안정도에 의해 특징되는 고체 복합체 필름이 제공된다. 이러한 복합체에서, 유기 화합물의 화학적 전환 생성물은 충전제 역할을 하는 한편, 무기 염으로 함침된 초분자 유기 화합물의 TCF 필름은 매트릭스로서 작용한다. 극성 기를 함유하는 TCF 필름은 전체 재료의 질량을 기준으로 하여 95질량% 이하를 차지한다. 이 재료는 고온과 같은 환경 인자에 대해 매우 안정하며, 230℃까지의 단기간(30분 이내) 가열에 대해 저항성이 있다. 필름의 광학 특성은 증가된 습도(RH = 95%) 및 고온(80℃ 이하) 조건 하에서의 장기간 조작 중에도 유지된다.
상기 기술된 모든 경우에, 생성되는 필름은 평면내 공간이 3.4Å 정도인 결정성이다. 상기 필름은 복굴절되며, 이색성이고 편광되며, 광 축에 대해 상호적으로 수직인 방향에서의 굴절율 차와 관련된 상이동(지연) 특성을 나타낸다. 필름은 또한 광학 필터 특성을 보유할 수도 있다. 뿐만 아니라, 상기 필름에서는 개선된 기계적 특징과 함께 상기 언급된 특징이 조합되어 나타날 수 있으며, 상응하는 작업 기능을 수행할 수 있다.
실시예
본 발명의 방법 및 시스템에 따른 실험을 수행하였다. 이들 실시예는 단지 예시를 목적으로 하는 것이며, 본 발명의 범위를 어떤 방식으로든 제한하려는 것은 아니다.
실시예
1
초분자 복합체 필름 재료를 하기한 대로 제조하였다. 인단트론, 나프탈렌테트라카르복실산 및 퍼릴렌테트라카르복실산(INP)의 술폰화된 유도체를 포함하는 유기 화합물의 혼합물의 총 5% 농도의 수성 용액을, 로터 증발기를 이용하여 용액형 액정 상이 형성되게 하는 염료 농도(10 내지 16%)로 증발시켰다. 그런 다음, 계면활성제 트리톤 X-100을 상기 용액에 첨가하여, 기판 표면의 습윤성을 개선시켰다. 흑색 잉크의 생성되는 작업 농도는 13%이었다.
잉크를, 정렬 장치로서 메이어 로드(Mayer rod)를 이용하여 동시 배향된 유리 기판의 표면 상으로 도포하였다. 상기 필름 도포는 20℃ 및 RH = 65 내지 70%에서 수행되었다. 동일 조건하에서 건조시킨 후에, TCF를, 염화바륨(BaCl2)의 10% 수용액 내로 1 내지 2초 동안 침지시켜 수 불용성 형태(Ba-형태)로 전환시켰다. 그런 다음, 샘플을 수직 위치로 들어올리고, 탈이온(DI)수로 세척한 다음, 에어 나 이프로 건조시켰다.
복합체 필름 재료는 비등방성 광학 특성을 나타내었다. TCF(대조용 샘플)의 편광 파라미터 및 색상 좌표가 도 1 및 표 1에 주어져 있다. 공기중의 실온 및 상대 습도 RH = 45%에서 측정을 실시하였다.
표 1. 베이킹 전에 측정된 흑색 잉크(대조용 샘플) 기재 TCF의 편광 파라미터 및 색상 좌표
여기에서 그리고 이하에서, T는 비편광된 광에서의 단일 샘플의 투과율이며; H0 및 H90은 각각 비편광된 광에서의 2개의 평행한 편광기 및 2개의 교차된 편광기의 투과율이며; Ep는 편광 효율이고; CR은 콘트라스트 비이며; Kd는 이색 비율이며; a 및 b값은 1948년에 제안된 헌터(Hunter)의 색상 스페이스내에서의 색상 좌표 a 및 b이다.
TCF의 광학 특성을 개선시키고 열적 안정성을 증가시키기 위해, 샘플을 30초 동안 20℃에서 10% MC 용액 내로 침지시킴으로써 함침시킨 다음, 탈이온수로 세정시키고, 에어 나이프로 건조시켰다. 함침 및 건조 후의 TCF의 광학 특성이 하기 표 2에 주어져 있다.
표 2: 베이킹 전에 측정된 흑색 잉크 기재 TCF의 편광 파라미터 및 색상 좌표(샘플들을 10% MC 용액 중에 침지시키고, 탈이온수로 세척한 다음, 압축 공기로 건조시켰음)
그런 다음, 대조용 샘플 및 MC-함침된 TCF 샘플을 230℃에서 20분 동안 가열하였다(베이킹 시험). 베이킹 후의 TCF의 광학 특성이 하기 표 3에 주어져 있다.
표 3. 베이킹 후에 측정된 흑색 잉크 기재 TCF의 편광 파라미터 및 색상 좌표
베이킹 전후의, 미처리된(대조) TCF 및 MC-함침된 샘플에 대한 콘트라스트 대 투과율의 플롯이 도 2에 주어져 있다.
실시예
2
유리 기판에 대한 TCF 샘플을, 정렬 장치로서 메이어 로드를 이용하여 11.5% 의 잉크로부터 제조하였다. 이 잉크를 20℃ 및 RH = 65 내지 70%에서 도포시켰다. 동일 조건하에서 건조시킨 후에, TCF를, 염화바륨(BaCl2)의 10% 수용액 내로 1 내지 2초 동안 침지시켜 수 불용성 형태(Ba-형태)로 전환시켰다. 그런 다음, 샘플을 수직 위치로 들어올리고, 탈이온(DI)수로 세척한 다음, 에어 나이프로 건조시켰다.
공기중의 실온 및 상대 습도 RH = 45%에서 측정된 이들 TCF(대조용 샘플)의 광학 특성이 하기 표 4에 주어져 있다.
표 4. 베이킹 전에 측정된 11.5%의 잉크(대조용 샘플) 기재 TCF의 편광 파라미터 및 색상 좌표
TCF의 광학 특성을 개선시키고 열적 안정성을 증가시키기 위해, 샘플을 20℃에서 30초 동안 다양한 MC + Gl(2:1) 용액 내로 침지시킨 후에, 탈이온수로 린싱시 키고, 에어 나이프로 건조시켰다. 이러한 처리에 의해 TCF의 경도가 현저히 개선되었다. 함침 및 건조 후의 TCF의 광학 특성이 하기 표 5에 주어져 있다.
표 5. 베이킹 전에 측정된 11.5% 잉크 기재 TCF의 편광 파라미터 및 색상 좌표
그런 다음, 대조용 샘플 및 (MC + Gl)-함침된 샘플을 230℃에서 20분 동안 가열시켰다(베이킹 시험). 베이킹 후의 TCF의 광학 특성이 하기 표 6에 주어져 있다.
표 6. 베이킹 후에 측정된 11.5% 잉크 기재 TCF의 편광 파라미터 및 색상 좌 표
베이킹 시험 전후의 4% MC + 2% Gl 용액으로 함침시킨 샘플 및 대조 샘플에 대한 데이터가 도 3에 주어져 있다.
실시예
3
유리 기판 상의 TCF 샘플을, 정렬 장치로서 메이어 로드를 이용하여 12%의 잉크로부터 제조하였다. 이 잉크를 20℃ 및 RH = 65 내지 70%에서 도포시켰다. 동일 조건하에서 건조시킨 후에, TCF를, 염화바륨(BaCl2)의 10% 수용액 내로 1 내지 2초 동안 침지시켜 수 불용성 형태(Ba-형태)로 전환시켰다. 그런 다음, 샘플을 수 직 위치로 들어올리고, 탈이온(DI)수로 세척한 다음, 에어 나이프로 건조시켰다.
공기 중의 실온 및 상대 습도 RH = 45%에서 측정된 이들 TCF(대조용 샘플)의 광학 특성이 하기 표 7에 주어져 있다.
표 7. 환경 시험 전에 측정된 12%의 잉크(대조용 샘플) 기재 TCF의 편광 파라미터 및 색상 좌표
TCF의 환경적 안정성을 증가시키기 위해, 샘플을 20℃에서 30초 동안 2.5% MC + 1.25% Gl 용액 내로 침지시킨 후에, 탈이온수로 린싱시키고, 에어 나이프로 건조시켰다. 이러한 함침에 의해 TCF의 경도가 현저히 개선되었다. 함침 및 건조 후의 TCF의 광학 특성이 하기 표 8에 주어져 있다.
표 8. 환경 시험 전에 측정된 12% 잉크 기재의 함침된 TCF의 편광 파라미터 및 색상 좌표: 샘플을 2.5% MC 및 1.25% Gl 용액 중에 침지시켰음.
그런 다음, 대조용 샘플 및 (MC + Gl)-함침된 샘플을 80℃ 및 RH = 90%의 상대 습도에서 24시간 동안 가열시켰다(환경 시험). 이러한 시험 후의 TCF의 광학 특성이 하기 표 9에 주어져 있다.
표 9. 환경 시험 후에 측정된 12% 잉크 기재 TCF의 편광 파라미터 및 색상 좌표
환경 시험 전후의 미처리된(대조) TCF 및 (MC + Gl)-함침된 샘플에 대한 콘트라스트 대 투과율의 플롯이 도 4에 주어져 있다.
실시예
4
초분자 복합체 필름 재료를 하기한 대로 제조하였다. 인단트론 및 퍼릴렌테트라카르복실산의 술폰화된 유도체를 포함하는 유기 화합물 혼합물의 총 5% 농도의 수성 용액을 로터 증발기를 이용하여 10%의 염료 농도로 증발시켰다. 계면활성제 트리톤 X-100을 첨가한 후에, "블루-바이올렛" 잉크의 생성되는 작업 농도는 7 내지 8%이었다.
잉크를, 정렬 장치로서 메이어 로드를 이용하여 동시 배향된 유리 기판의 표면 상으로 도포하였다. 상기 필름 도포는 20℃ 및 RH = 65 내지 70%에서 실시하였다. 동일 조건하에서 건조시킨 후에, TCF를, 염화바륨(BaCl2)의 10% 수용액 내로 1 내지 2초 동안 침지시켜 수 불용성 형태(Ba-형태)로 전환시켰다. 그런 다음, 샘플을 수직 위치로 들어올리고, 탈이온(DI)수로 세척한 다음, 에어 나이프로 건조시켰다.
공기 중의 실온 및 상대 습도 RH = 45%에서 측정된 이들 TCF(대조용 샘플)의 이론적 특성이 하기 표 10에 주어져 있다.
표 10. 베이킹 전에 측정된 블루-바이올렛 잉크(대조용 샘플) 기재 TCF의 편광 파라미터
블루-바이올렛 잉크 기재 TCF의 광학 특성을 개선시키고 열적 안정성을 증가시키기 위해, 샘플을 20℃에서 30초 동안 2.5% MC + 1.25% Gl 용액 내로 침지시킨 후에, 탈이온수로 린싱시키고, 에어 나이프로 건조시켰다. 이러한 처리에 의해 TCF의 경도가 현저히 개선되었다. 함침 및 건조 후의 TCF의 광학 특성이 하기 표 11에 주어져 있다.
표 11. 베이킹 전에 측정된 블루-바이올렛 잉크 기재 TCF의 편광 파라미터 (샘플을 2.5% MC + 1.25% Gl 용액으로 침지시켰음)
그런 다음, 대조용 샘플 및 (MC + Gl)-함침된 TCF 샘플을 230℃에서 20분 동안 가열시켰다(베이킹 시험). 베이킹 후의 TCF의 광학 특성이 하기 표 12에 주어져 있다.
표 12. 베이킹 후에 측정된 블루-바이올렛 잉크 기재의 함침된 TCF의 편광 파라미터
환경 시험 전후의 미처리된(대조) TCF와 (MC + Gl)-함침된 샘플에 대한 콘트라스트 대 투과율의 플롯이 도 5에 주어져 있다.
상기한 본 발명의 구체적인 구체예 및 실시예는 예시 및 설명을 목적으로 제공된 것이며, 본 발명이 특정의 선행 실시예에 의해 예시되었다 하더라도, 이에 의해 제한되는 것은 아니다. 이들은 총망라된 것이 아니고 본 발명을 기술된 구체적인 형태로 제한하려는 것은 아니며, 명백하게 다수의 변형, 구체화 및 변화가 상기한 교시의 관점에서 가능하다. 본 발명의 범위는, 본원에서 기술된 바와 같은 일반 영역, 및 이에 첨부된 청구범위 및 이의 등가물을 포함한다.
본 발명에 의해, 환경 인자에 대한 소수성 안정성 및 기계적 강도를 포함하는 개선된 작업 특성을 보유하는, 광학적으로 비등방성인 복합체 필름 재료가 제공된다.
Claims (34)
- 극성 기를 함유하며 얇은 결정 필름으로 결정화된 초분자(supramolecules)의 매트릭스, 및2개 이상의 작용기를 함유하는 지방족 결합제를 포함하는 초분자 복합체 필름 재료.
- 제 1항에 있어서, 각각의 초분자가, 컨쥬게이트된 π-시스템을 지니고 π-π 결합에 의해 결합되며 하기 일반식으로 표시되는 시클릭 유기 분자의 사슬인 초분자 복합체 필름 재료:
상기 식에서,M은 유기 분자이고,n은 10000 이하의 크기를 갖는 사슬 내 분자의 수이며,F는 초분자내 공간에 노출된 극성 기이며,d는 1 내지 4 범위 내의, 분자당 극성 기의 수이다. - 제 1항에 있어서, 극성 기가 이온발생성인 초분자 복합체 필름 재료.
- 제 3항에 있어서, 극성 이온발생성 기가 하나 이상의 반대 이온과 결합되는 초분자 복합체 필름 재료.
- 제 4항에 있어서, 반대 이온이 알칼리 토금속 이온을 나타내는 초분자 복합체 필름 재료.
- 제 1항에 있어서, 초분자 매트릭스가 복합체 필름 재료의 질량에 대하여 약 95질량% 이하를 차지하는 초분자 복합체 필름 재료.
- 제 1항에 있어서, 결합제가 수용성인 초분자 복합체 필름 재료.
- 제 1항에 있어서, 결합제 분자의 작용기가 수소 결합, 화학 결합, 또는 이둘 모두의 형성과 상호작용하는 초분자 복합체 필름 재료.
- 제 2항에 있어서, 결합제 분자의 작용기가 수소 결합, 이온 결합, 또는 이둘 모두의 형성과 함께 초분자의 시클릭 유기 분자와 상호작용하는 초분자 복합체 필름 재료.
- 제 9항에 있어서, 시클릭 유기 분자와 결합제의 상호작용이 초분자 매트릭스를 교란시키지 않는 초분자 복합체 필름 재료.
- 제 9항에 있어서, 결합제 분자의 작용기가, 상이한 초분자 또는 상이한 초분자 단편에 속하는 시클릭 유기 분자의 극성 기와 상호작용하는 초분자 복합체 필름 재료.
- 제 1항에 있어서, 결합제가 아미노기, 히드록시 기, 또는 이둘 모두를 함유하는 초분자 복합체 필름 재료.
- 제 12항에 있어서, 결합제가 메틸올 카르바미드류 및 이들의 유도체로부터 선택되는 초분자 복합체 필름 재료.
- 제 1항에 있어서, 결합제가 이원자성 또는 다원자성 알코올의 첨가제를 추가로 포함하는 초분자 복합체 필름 재료.
- 제 14항에 있어서, 알코올 첨가제 대 결합제의 양이 (0.1 내지 1.0) 대 2의 비로 사용되는 초분자 복합체 필름 재료.
- 제 1항에 있어서, 재료가 비등방성이며, 어느 하나의 광축을 따라 3.4 ± 0.3Å의 평면내 공간을 지닌 결정성 구조를 보유하는 초분자 복합체 필름 재료.
- 제 1항에 있어서, 재료가 편광되는 초분자 복합체 필름 재료.
- 제 1항에 있어서, 재료가 지연제 또는 광 필터인 초분자 복합체 필름 재료.
- 초분자 복합체 필름 재료의 제조 방법으로서,컨쥬게이트된 π-시스템 및 치환된 극성 기를 지닌 시클릭 유기 화합물로 구성된 초분자의 용액형 액정층을 형성시키는 단계;상기 층에 외인력을 인가시키고 후속하여 용매를 제거함으로써, 얇은 결정 필름을 형성시키는 단계;무기 염 용액으로 얇은 결정 필름을 처리하여, 상기 유기 분자의 초분자로 된 불용성 결정성 필름을 형성시키는 단계;극성 기와 상호작용하는 결합제로 상기 불용성 필름을 함침시켜, 충전된 필름을 형성시키는 단계; 및상기 충전된 필름을 건조시켜, 초분자 복합체 필름 재료를 형성시키는 단계를 포함하는 방법.
- 제 19항에 있어서, 용액형 액정 내 유기 분자의 함량이 대략 3 내지 50질량%의 범위 내인 방법.
- 제 20항에 있어서, 용액형 액정 내 유기 분자의 함량이 대략 7 내지 30질량% 의 범위 내인 방법.
- 제 19항에 있어서, 용액형 액정이 물, 또는 물과, 물과 혼화가능한 유기 용매의 혼합물을 기재로 하는 방법.
- 제 19항에 있어서, 용액형 액정이 5질량% 이하의 계면활성제를 추가로 포함하는 방법.
- 제 19항에 있어서, 용액형 액정이 5질량% 이하의 가소제를 추가로 포함하는 방법.
- 제 19항에 있어서, 외인력이 상기 층의 기계적 전단력인 방법.
- 제 19항에 있어서, 외인력이 전기장 인가 및 자기장 인가로부터 선택된 하나 또는 다수의 외인력을 포함하는 방법.
- 제 19항에 있어서, 용액형 액정으로부터의 용매 제거가 대략 20 내지 60℃의 온도 및 40 내지 70%의 상대 습도에서 수행되는 방법.
- 제 27항에 있어서, 용매가 대략 1시간 미만 동안 대략 20℃의 온도에서 제거 되는 방법.
- 제 19항에 있어서, 무기 염 용액이 알칼리 토금속 염의 용액인 방법.
- 제 29항에 있어서, 용액 농도가 대략 5 내지 30질량%의 범위 내인 방법.
- 제 30항에 있어서, 용액 농도가 대략 10 내지 20질량%의 바람직한 범위 내인 방법.
- 제 19항에 있어서, 결합제로 함침시키기 전에 불용성 결정성 필름이 물로 세척된 다음, 20 내지 70℃의 온도에서 대략 20분 미만 동안 건조되는 방법.
- 제 19항에 있어서, 결합제의 수성 용액이 함침을 위해 사용되는 방법.
- 제 19항에 있어서, 결합제가 대략 0.5 내지 20질량%의 농도 범위 내로 사용되는 방법.
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