KR20120061427A - 액정 디스플레이용 광경화성 조성물 및 이를 이용한 액정 디스플레이 - Google Patents

액정 디스플레이용 광경화성 조성물 및 이를 이용한 액정 디스플레이 Download PDF

Info

Publication number
KR20120061427A
KR20120061427A KR1020100122744A KR20100122744A KR20120061427A KR 20120061427 A KR20120061427 A KR 20120061427A KR 1020100122744 A KR1020100122744 A KR 1020100122744A KR 20100122744 A KR20100122744 A KR 20100122744A KR 20120061427 A KR20120061427 A KR 20120061427A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
acrylate
liquid crystal
crystal display
photocurable composition
monomer
Prior art date
Application number
KR1020100122744A
Other languages
English (en)
Inventor
정은애
성시준
손대호
김대환
강진규
송성규
Original Assignee
재단법인대구경북과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 재단법인대구경북과학기술원 filed Critical 재단법인대구경북과학기술원
Priority to KR1020100122744A priority Critical patent/KR20120061427A/ko
Publication of KR20120061427A publication Critical patent/KR20120061427A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/04—Homopolymers or copolymers of esters
    • C08L33/06—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, which oxygen atoms are present only as part of the carboxyl radical
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F20/00—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F20/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms, Derivatives thereof
    • C08F20/10—Esters
    • C08F20/12—Esters of monohydric alcohols or phenols
    • C08F20/16—Esters of monohydric alcohols or phenols of phenols or of alcohols containing two or more carbon atoms
    • C08F20/18—Esters of monohydric alcohols or phenols of phenols or of alcohols containing two or more carbon atoms with acrylic or methacrylic acids
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3083—Birefringent or phase retarding elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 액정 디스플레이용 광경화성 조성물은 편광 선택적 광이합체 반응이 가능한 작용기를 포함하는 아크릴레이트계 제1단량체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 따른 액정 디스플레이용 광경화성 조성물은 편광 선택적 광이합체 반응이 가능한 작용기를 포함하기 때문에 이를 이용하여 격벽 구조를 포함하는 플렉시블(flexible) 액정 디스플레이 소자를 제조하는 경우, 상기 고분자 격벽과 액정 영역의 계면에서 액정 배향이 흐트러지게 되는 종래 기술의 문제점이 해결됨으로써 격벽 계면에서의 액정 표시 특성을 현저히 개선시킬 수 있다는 장점이 있다.

Description

액정 디스플레이용 광경화성 조성물 및 이를 이용한 액정 디스플레이{UV-Curable Composition for Liquid Crystal Display and Liquid Crystal Display using the same}
본 발명은 액정 디스플레이용 광경화성 조성물 및 이를 이용한 액정 디스플레이에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 화소별로 셀의 갭(cell gap)을 유지하기 위한 격벽 구조를 가지는 플렉시블(flexible) 액정 디스플레이 소자에서 상기 고분자 격벽과 액정 영역의 계면에서 액정 배향이 흐트러지게 되는 문제점을 해결하여 액정 표시 특성을 개선시킬 수 있는 액정 디스플레이용 광경화성 조성물 및 이를 이용한 액정 디스플레이에 관한 것이다.
액정 디스플레이 기술은 지속적인 발전을 거듭하여 기존의 음극선관을 기반으로 한 디스플레이 시장을 급격히 대체하고 있으며, 컴퓨터 모니터를 비롯해 노트북용 표시 소자, 텔레비젼 등 다양한 정보 기기의 디스플레이 소자를 제조하는데 다양하게 활용되고 있다.
또한, 최근에는 유리 기판 대신 유연한 플라스틱 기판을 기반으로 한 플렉시블 디스플레이 기술에 대해서도 많은 연구가 이루어지고 있는데, 이러한 플렉시블 디스플레이 소자는 가요성을 가지기 때문에 대면적 디스플레이의 경우 보관성이 향상되고 다양한 기술 분야로의 응용이 용이하여 현재의 유리 기판을 기반으로 한 디스플레이 소자를 대체할 차세대 표시 소자로 각광을 받고 있다.
그러나, 이러한 플렉시블 액정 디스플레이 소자의 경우 유연한 플라스틱 기판을 사용하기 때문에 기판의 휘어짐에 따라서, 액정이 개재되는 상부 기판과 하부 기판 사이의 간격인 셀갭(cell gap)이 균일하게 유지되지 못하여 액정 표시 특성의 왜곡이 발생하는 문제점을 갖고 있다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 화소 별로 셀갭을 유지하기 위한 격벽 구조를 상기 상하부 기판에 도입한 화소고립형 액정 디스플레이가 새로이 개발되고 있는데, 상기 격벽 구조를 포함하는 액정 디스플레이 소자의 제작 방법은 크게 격벽을 형성한 후 상하부 기판을 합착하는 제1방법과 상하부 기판을 합착한 후 격벽을 형성하는 제2방법의 두 가지 방법으로 나누어 질 수 있다.
상기 제1방법의 경우 원하는 형태의 격벽 형성이 가능하나 격벽 형성 공정이 매우 복잡하고 공정이 길어지는 단점이 있다.
번면에, 상기 제2방법의 경우에는 광(일예로서, 자외선)경화성 화합물과 액정의 혼합물을 기판 사이에 주입한 후 격벽을 형성하고자 하는 부분에 자외선을 조사하게 되면 자외선을 조사한 영역에서만 경화반응이 진행되어 고분자 격벽이 형성되고 나머지 부분에는 액정이 존재하게 되는 원리를 이용하는 것이기 때문에 전술한 제1방법에 비하여 격벽 형성공정이 매우 간단하다는 장점이 있다.
그러나, 이러한 제2방법의 경우에는 배향막에 의한 액정 배향이 이루어진 후에 격벽이 생성되는 방식이기 때문에 상기 격벽의 생성으로 인하여 격벽과 액정 영역의 계면에서의 액정 배향이 흐트러지게 됨으로써 계면에서의 액정 표시 특성의 왜곡이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 광경화 반응에 의해 격벽 구조가 형성되는 기존의 플렉시블 액정 디스플레이 소자에 있어서 상기 격벽에 화학 구조적 이방성을 부여하여 격벽과 액정 영역 계면에서의 액정 분자의 배향이 흐트러지는 것을 방지함으로써 상기 계면에서의 액정 표시 특성을 현저히 개선할 수 있는 액정 디스플레이용 광경화성 조성물 및 이를 이용한 액정 디스플레이를 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정 디스플레이용 광경화성 조성물은 편광 선택적 광이합체 반응이 가능한 작용기를 포함하는 아크릴레이트계 제1단량체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1단량체는 하기 [화학식 1]로 표시되는 것을 특징으로 한다(단, 상기 n은 0 내지 6임).
[화학식 1]
Figure pat00001
또한, 상기 A는 하기 [화학식 2] 중에서 선택된 것을 특징으로 한다(단, 단, 상기 R은 -H, -F, -CN, -CF3 또는 -CmH2m+1 (m은 1 내지 6의 정수)임).
[화학식 2]
Figure pat00002
단, 상기 R은 -H, -F, -CN, -CF3 또는 -CmH2m+1 (m은 1 내지 6의 정수)임.
또한, 에틸헥실 아크릴레이트(Ethylhexyl Acrylate), 트리메틸헥실 아크릴레이트 (3,5,5-Trimethylhexyl Acrylate), 에톡시에틸 아크릴레이트(Ethoxylethyl Acrylate), 이소부틸 아크릴레이트(Isobutyl Acrylate), 이소옥틸 아크릴레이트(Isooctyl Acrylate), 이소데실 아크릴레이트(Isodecyl Acrylate), 옥타데실아크릴레이트 (Octadecyl acrylate), 터트 부틸 아크릴레이트(Tert-Buthyl Acrylate) , 에틸 아크릴레이트(Ethyl acrylate), 메틸 아크릴레이트(Methyl Acrylate), 부틸 아크릴레이트(Buthyl acrylate), 로울리 아크릴레이트(Lauryl Acrylate), 로울리 메타 아크릴레이트 (Lauryl methacrylate), 펜타플루오르프로필 아크릴레이트(Pentafluoropropyl Acrylate), 헥사플루오르이소프로필 아크릴레이트(Hexafluoroisopropyl Acrylate), 트리플루오르에틸 아크릴레이트(Trifluoroethyl Acrylate), 비스페놀 A 다이메틸 아크릴레이트(Bisphenol A Dimeth Acrylate), 비스페놀 A 프로폭실레이트 아크릴레이트(Bisphenol A Propoxylate diacrylate), 트리메틸프로판 프록실레이트 트라이 아크릴레이트(Trimethylpropane Propoxylate Tri Acrylate), 트리메틸헥실 아크릴레이트 (3,5,5-Trimethylhexyl Acrylate), 메톡시 폴리에틸렌 글루코 아크릴레이트 ( Methoxy Polyethylene Glycol acrylate), 페녹시 폴리에틸렌 글루코 아크릴레이트 (Phenoxy Polyethylene Glycol acrylate), 노닐페녹시 폴리에틸렌 글루코 아크릴레이트 (Nonylphenoxy Polyethylene glycol Acrylate), 하이드록시 에틸 아크릴레이트 (Hydroxyethyl acrylate), 하이드록시프로필 아크릴레이트 (2-Hydroxypropyl Acrylate), 하이드록시부틸 아크릴레이트 (Hydroxybuthyl acrylate) 및 다이 플루오르벤질 아크릴레이트 (3,5-Difluorobenzyl Acrylate) 등 중에서 선택되는 적어도 하나의 제2단량체를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광경화성 조성물의 경화특성을 향상시키기 위한 광개시제 또는 상기 광경화성 조성물의 광경화에 의해 형성된 광경화물의 기계적 특성을 향상시키기 위한 가교제를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2단량체는 평균 분자량이 100 내지 3000인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상술한 광경화성 조성물 및 액정 물질의 혼합물을 경화시켜 제조되는 격벽 또는 액정 배향막을 포함하는 액정 디스플레이를 특징으로 한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 액정 디스플레이용 광경화성 조성물은 편광 선택적 광이합체 반응이 가능한 작용기를 포함하기 때문에 이를 이용하여 격벽 구조를 포함하는 플렉시블(flexible) 액정 디스플레이 소자를 제조하는 경우, 상기 고분자 격벽과 액정 영역의 계면에서 액정 배향이 흐트러지게 되는 종래 기술의 문제점이 해결됨으로써 격벽 계면에서의 액정 표시 특성을 현저히 개선시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 광경화성 조성물을 이용하여 액정 디스플레이 소자의 액정 배향막의 형성도 가능하기 때문에 디스플레이 소자의 제조시 주요 부품 중 하나인 배향막의 제거가 가능하므로 재료비 절감은 물론이고 공정의 단순화가 가능하다는 장점이 있다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 광경화성 조성물로서 VC 단량체를 사용한 액정 디스플레이에 대하여 VC 단량체 함량에 따른 투과 현미경 사진을 나타낸 도면,
도2는 도1에 따른 액정 디스플레이의 VC 단량체 함량에 따른 명암비 특성을 나타낸 도면,
도3은 도1 따른 액정 디스플레이의 VC 단량체 함량에 따른 구동전압 특성을 나타낸 도면, 및
도4a와 도4b는 각각 본 발명의 일실시예에 따른 광경화성 조성물을 포함하는 액정 디스플레이의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 이용하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 광경화성 조성물은 기존의 격벽 구조를 갖는 플렉시블 액정 디스플레이 소자에서 액정과 격벽 계면에서의 액정 배향이 불량해지는 문제점을 해결하기 위해, 격벽을 형성하는 경화성 화합물의 구성물 중 하나로 편광 선택적 광이합체 반응이 가능한 작용기를 포함하는 단량체를 사용함으로써 고분자 격벽과 액정과의 상호 작용 조절이 가능하도록 하였다.
여기서, 상기 광이합체 반응이 가능한 작용기는 자외선 조사 등에 의해 경화 반응이 가능하며 경화 후 액정 물질과 유사한 공액 구조를 갖게 되는 것으로서, 예를 들면 시나메이트(cinnamate), 칼콘(chalcone), 쿠마린(coumarin) 및 그의 유도체와 같은 광반응성 작용기를 들 수 있다.
이를 위하여 본 실시예에서는 일예로서 상기 광경화성 조성물을 편광 선택적인 광이합체 반응이 가능한 작용기를 포함하는 아크릴레이트계 단량체를 범용 아크릴레이트계 단량체와 혼합하여 구성하였다.
이와 같이 광이합체 반응이 가능한 작용기를 포함한 아크릴레이트계 단량체를 사용하여 제조된 광경화성 조성물을 액정 물질과 혼합한 후 포토마스크의 패턴을 투과한 자외선을 조사하여 경화시키면, 상기 광경화성 조성물에 포함된 광이합체화 가능한 작용기는 상기 자외선 조사에 의해 광이합체를 형성하게 된다.
이때, 편광된 자외선을 조사하게 되면 편광 선택적인 광이합체 반응이 진행하게 되므로 화학 구조적 이방성을 갖는 광이합체가 포함된 가교 구조의 경화물(즉, 격벽 구조)을 형성하게 된다.
본 발명에 따른 광경화성 조성물에 의해 형성된 상기 격벽은 기존의 경화성 화합물로 형성된 격벽과 달리 화학 구조적 이방성을 갖기 때문에 액정 물질과의 상호 작용이 가능하며, 이러한 상호 작용을 통하여 액정 분자의 배열 조절이 가능하기 때문에 격벽과 액정 계면에서 액정 배열의 흐트러짐으로 인한 액정 표시 특성의 왜곡을 방지할 수 있게 된다.
이때, 상기 본 발명에 따른 광경화성 조성물에 포함되는 편광 선택적 광이합체 반응이 가능한 작용기를 포함하는 단량체는 아래의 [화학식 1]로 표시되는 아크릴레이트계 단량체일 수 있으며, 이때 n은 0 내지 6이다.
Figure pat00003
상기 [화학식 1]에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 광경화성 조성물을 이루는 단위 구조 화합물은 범용 아크릴레이트계 단량체와 중합이 가능하도록 하는 아크릴레이트 작용기와 자외선에 의해 광이합체 반응이 가능한 작용기 A로 구성되어 있다.
또한, 상기 [화학식 1]에서 광경화 또는 열경화 반응이 가능한 작용기 A는 자외선 조사에 의한 경화반응이 가능하며 경화 후 액정 물질과 유사한 공액 구조를 갖게 되는 광이합체 반응성 화합물을 기반으로 하여 선택될 수 있다.
이 경우, 선택될 수 있는 대표적인 작용기로서는 일예로서 시나메이트(cinnamate), 칼콘(chalcone), 쿠마린(coumarin) 및 그의 유도체를 포함하나 이에 한정되지 아니하며, 동일한 작용 및 반응성을 구비하는 한도내에서는 아래의 [화학식 2] 중에서 바람직하게 선택될 수 있다.
이때, R은 -H, -F, -CN, -CF3또는 -CmH2m+1(m은 1 내지 6의 정수)이다.
Figure pat00004
예를 들어, 상술한 광반응성 작용기 A 중 대표적인 구조인 시나메이트의 경우 편광된 자외선을 조사하면 아래의 [반응식 1]의 (a)에서와 같이 편광 축과 평행하게 배열되어 있는 시나메이트 작용기가 우선적으로 자외선 에너지를 흡수하여 이들의 광이합체화 반응이 우세하게 진행되며, 이렇게 형성된 광이합체의 배열은 하기 반응식 (b)와 같이 방향성을 갖게 된다.
[반응식 1]
Figure pat00005
즉, 상기 형성된 광이합체는 중심에 벤젠 고리 및 부탄 고리가 직선으로 연결된 구조를 포함하는데, 이러한 화학 구조는 액정 분자에 포함된 고리 구조와 유사하기 때문에 액정 물질과의 상호 작용을 통하여 액정의 배향을 유도할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 광경화성 조성물에 의하여 형성된 격벽에서는 상술한 바와 같이 편광 방향에 수직으로 형성된 광이합체에 의하여 액정의 배향이 가능한 것이다.
한편, 본 발명에 따른 광경화성 조성물은 상기 광이합체 반응이 가능한 작용기를 포함하는 아크릴레이트 단량체를 단독으로 사용하는 것이 가능하며, 경우에 따라서 다양한 범용 아크릴레이트계 단량체 중 적어도 어느 하나와 혼합하여 사용하는 것도 가능하다.
이때, 상기 범용 아크릴레이트 단량체는 에틸헥실 아크릴레이트(Ethylhexyl Acrylate), 트리메틸헥실 아크릴레이트 (3,5,5-Trimethylhexyl Acrylate), 에톡시에틸 아크릴레이트(Ethoxylethyl Acrylate), 이소부틸 아크릴레이트(Isobutyl Acrylate), 이소옥틸 아크릴레이트(Isooctyl Acrylate), 이소데실 아크릴레이트(Isodecyl Acrylate), 옥타데실아크릴레이트 (Octadecyl acrylate), 터트 부틸 아크릴레이트(Tert-Buthyl Acrylate) , 에틸 아크릴레이트(Ethyl acrylate), 메틸 아크릴레이트(Methyl Acrylate), 부틸 아크릴레이트(Buthyl acrylate), 로울리 아크릴레이트(Lauryl Acrylate), 로울리 메타 아크릴레이트 (Lauryl methacrylate), 펜타플루오르프로필 아크릴레이트(Pentafluoropropyl Acrylate), 헥사플루오르이소프로필 아크릴레이트(Hexafluoroisopropyl Acrylate), 트리플루오르에틸 아크릴레이트(Trifluoroethyl Acrylate), 비스페놀 A 다이메틸 아크릴레이트(Bisphenol A Dimeth Acrylate), 비스페놀 A 프로폭실레이트 아크릴레이트(Bisphenol A Propoxylate diacrylate), 트리메틸프로판 프록실레이트 트라이 아크릴레이트(Trimethylpropane Propoxylate Tri Acrylate), 트리메틸헥실 아크릴레이트 (3,5,5-Trimethylhexyl Acrylate), 메톡시 폴리에틸렌 글루코 아크릴레이트 ( Methoxy Polyethylene Glycol acrylate), 페녹시 폴리에틸렌 글루코 아크릴레이트 (Phenoxy Polyethylene Glycol acrylate), 노닐페녹시 폴리에틸렌 글루코 아크릴레이트 (Nonylphenoxy Polyethylene glycol Acrylate), 하이드록시 에틸 아크릴레이트 (Hydroxyethyl acrylate), 하이드록시프로필 아크릴레이트 (2-Hydroxypropyl Acrylate), 하이드록시부틸 아크릴레이트 (Hydroxybuthyl acrylate) 및 다이 플루오르벤질 아크릴레이트 (3,5-Difluorobenzyl Acrylate) 중에서 선택될 수 있다.
또한, 상기 범용 아크릴레이트 단량체는 100 내지 3000의 평균 분자량을 가지는 것이 바람직하다.
이 경우 적절한 조성비에 따라 각각의 성분을 섞은 후 균일하게 교반하여 경화성 조성물의 제조가 가능하며, 필요에 따라서는 광경화 조성물의 경화특성이나 경화물의 기계적 강도를 향상시키기 위하여 광개시제나 가교제 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수도 있다.
(시험예 및 비교예)
본 실시예에서는 본 발명에 따른 광경화성 조성물의 효과를 검증하기 위하여 범용 아크릴레이트계 단량체로서 아래의 [화학식 3]으로 표시되는 EHA(2-ethylhexyl acrylate)와, 편광 선택적 광이합체 반응이 가능한 작용기를 포함하는 아크릴레이트계 단량체로서 아래의 [화학식 4]로 표시되는 VC(vinyl cinnamate)를 혼합한 광경화성 조성물을 구성하였으며, 상기 조성물로 격벽을 형성한 화소고립형 액정 디스플레이 소자에 대하여 VC 단량체의 함량을 변화시켜 가면서 몇 가지 물리적 특성을 시험하였다.
이때, 비교예로서는 상기 VC는 사용하지 않고 EHA만을 단량체로 사용한 광경화 조성물로 격벽을 형성한 액정 디스플레이 소자를 이용하였다.
Figure pat00006
Figure pat00007
또한, 액정셀의 제조 방법은 투명전극이 코팅된 기판을 이용하였으며 그 위에 니산(Nissan)에서 제조된 폴리이미드를 코팅하였다. 또한, 셀의 상부 및 하부 기판들은 서로 평행한 방향으로 러빙하였으며 셀갭(Cell Gap)은 5㎛로 유지하였다.
이후, 액정 물질과 상기 광경화성 조성물을 혼합한 물질을 모세관 현상을 이용하여 셀갭에 주입시키게 되면 액정셀이 완성된다. 이때, 혼합물을 주입할 때 섭씨 100도의 온도상태를 유지하였다.
이와 같이 만들어진 액정셀을 액정과 광경화성 조성물이 분리된 격벽구조를 포함하는 액정셀로 만들기 위하여 전술한 포토마스크 위에 자외선을 조사하여 격벽을 형성하였는데, 이때 사용한 포토마스크의 픽셀크기는 300㎛×300㎛이며 격벽을 형성할 부분의 폭은 30㎛으로 하였다.
상기와 같이 제작된 액정셀의 격벽구조를 보기 위하여 액정셀을 서로 직교 하는 편광기 사이에 넣어 편광현미경으로 관찰한 결과를 도1에 나타내었다.
도1에 나타난 바와 같이 상기 VC 단량체의 함량이 증가함에 따라 액정 물질과 광경화성 조성물 사이의 상분리 특성이 향상됨을 알 수 있다.
또한, 상기와 같이 형성된 격벽에 대하여 계면에서의 액정 표시 특성을 확인하기 위하여 상기 제작된 화소고립형 액정표시 소자의 전기광학 특성을 평가하였으며, 구체적으로는 상기 액정셀의 명암비 및 구동전압을 측정하여 보았다.
이를 위하여 편광축이 직교인 2매의 편광자 사이에 액정셀을 배치하고 633nm 파장의 레이저를 투과시킨 후 액정셀에 교류 전압을 인가하면서 레이저광의 투과도 변화를 측광기(photometer)를 이용하여 측정하였으며, 그 결과를 도2와 도3에 나타내었다.
도2와 도3은 상기 VC 단량체의 함량 및 편광 방향에 따른 화소고립형 액정표시 소자의 명암비 특성 및 구동전압을 나타내고 있는데, 상기 VC가 포함되지 않은 비교예(X축에서 0%)에 비해서 VC를 포함하고 있는 시험예의 경우 액정의 명암비 특성 및 구동전압 특성이 비교적 양호한 것으로 나타났다.
또한, 상기 VC의 함량이 증가할수록 액정의 명암비 특성은 증가하고 구동전압이 감소하는 경향을 확인할 수 있었는데, 이는 VC의 함량이 증가할수록 격벽 계면에서의 액정 표시 특성이 개선되어짐을 의미한다.
또한, 편광판을 이용한 경우 편광판을 사용하지 않은 경우 보다 명암비 특성은 증가되고 구동전압은 감소하였으며, 편광방향과 러빙방향에 따라서 명암비 특성과 구동전압의 차이가 나타났다.
즉, 편광방향과 러빙방향이 평행인 경우에는 명암비 특성은 감소하고 구동전압은 증가하였으며, 편광방향과 러빙방향이 수직인 경우에는 명암비 특성이 증가하고 구동전압의 감소효과가 뚜렷하였다.
한편, 본 발명의 다른 실시예로서 상기 광경화성 조성물을 이용하여 제조된 격벽과 배향막을 포함하는 액정 디스플레이에 관하여 설명한다.
도4a와 도4b는 각각 본 발명의 일실시예에 따른 광경화성 조성물을 포함하는 액정 디스플레이의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 광경화성 조성물을 포함하는 액정 디스플레이 소자는 액정 내부에 포함된 상기 광경화성 조성물의 광경화 반응에 의하여 화소별 셀갭을 유지하기 위한 격벽 구조가 형성된다.
이를 간략하게 살펴보면, 먼저 도4a에 도시한 바와 같이 하부 기판(10)과 상부 기판(20)의 사이의 셀갭에 액정 물질과 광경화성 조성물의 혼합물(30)을 주입하여 액정셀을 구성한 후, 상기 액정셀의 상부면에 특정한 패턴을 가지는 포토마스크(40)를 위치시킨 상태에서 편광된 자외선광(λ1)을 조사한다.
이때, 상기 하부 기판(10) 및 상부 기판(20)은 플라스틱과 같은 플렉시블한 재질로 구성될 수 있는데, 일예로서 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리카보네이트(polycarbonate),폴리에스테르(polyester),폴리에테르이미드(polyetherimide),폴리이미드(polyimide),폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketon),폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneaphalate) 등이 사용될 수 있다.
또한, 도면에는 도시하지 않았으나 상기 하부 기판(10)에는 박막트랜지스터와 같은 구동소자 및 투명전극이 형성되어 있고, 상기 상부 기판(20)에는 컬러를 구현하기 위한 컬러필터층과 투명전극이 형성되어 있다.
또한, 상기 하부 기판(10)과 상부 기판(20)에는 각각 셀갭에 주입된 액정 물질의 분자를 특정 방향으로 초기배향시키기 위한 배향막(미도시)이 도포되어 있다.
한편, 상기 포토마스크(40)는 조사되는 광에 대한 투과성이 좋은 재질로 구성되는 것이 바람직하며, 상기 패턴은 격벽이 형성되는 부분에는 광이 투과되고 액정 부분에는 관이 투과되지 않도록 디자인 된다.
이때, 상기 광이 투과된 부분에서는 본 발명에 따른 액정 물질과 혼합되어 있는 광경화성 조성물이 액정 물질과 상분리된 후 격벽이 형성되는 위치로 이동하여 광경화 반응에 의하여 경화됨으로써 격벽이 형성되는데, 상기 광경화 반응이 진행될수록 격벽 부분의 광경화성 조성물의 밀도가 낮아짐으로 인하여 밀도차에 의한 주변 광경화성 조성물의 확산에 의하여 도4b에 도시한 바와 같이 원하는 폭 및 높이를 가진 격벽이 형성될 수 있게 된다.
상술한 바와 같은 방식으로 격벽을 형성하는 본 발명에 따른 광경화성 조성물은 특정 파장대의 편광(즉, 본 실시예에서는 편광된 자외선)을 조사하는 경우 광경화 반응에 의하여 기계적 특성이 우수한 가교 구조를 형성하게 됨은 물론, 격벽에 화학 구조적 이방성을 부여(즉, 격벽에 화학 구조적 이방성을 갖는 광이합체가 포함)함으로써 전술한 바와 같이 격벽 계면에서의 액정 표시 특성이 현저히 개선될 수 있다.
한편, 공지된 박막 고분자층의 형성방법 중 액정 물질과 광경화성 조성물의 혼합물에 낮은 세기의 자외선을 조사하여 기판과 액정 사이에 박막 고분자 층을 형성되는 방법에 대하여 본 발명에 따른 광경화성 조성물을 이용할 경우 상기 박막 고분자층에 화학 구조적 이방성을 부여할 수 있게 된다.
따라서, 이를 이용하면 상기 박막 고분자층의 표면에 액정의 배향기능을 추가할 수 있기 때문에 종래의 액정 디스플레이 소자의 구성 중 주요부품인 배향막을 생략할 수 있게 됨으로써 재료비 절감은 물론이고 공정의 단순화가 가능하다는 효과를 얻을 수 있다.
이 경우, 상기 광경화성 조성물을 기판에 코팅한 후 자외선 경화를 통하여 서로 결합하여 고분자 박막을 형성함으로써 박막 내부에 화학 구조적 이방성을 갖도록 하는 액정 배향막을 제조할 수 있게 된다.
10 : 하부 기판 20 : 상부 기판
30 : 광경화성 조성물과 액정 물질의 혼합물
40 : 포토마스크 50 : 격벽

Claims (8)

  1. 편광 선택적 광이합체 반응이 가능한 작용기를 포함하는 아크릴레이트계 제1단량체를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이용 광경화성 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1단량체는 하기 [화학식 1]로 표시되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이용 광경화성 조성물.
    [화학식 1]
    Figure pat00008

    단, 상기 n은 0 내지 6임.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 A는 하기 [화학식 2] 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이용 광경화성 조성물.
    [화학식 2]
    Figure pat00009

    단, 상기 R은 -H, -F, -CN, -CF3 또는 -CmH2m+1 (m은 1 내지 6의 정수)임.
  4. 제3항에 있어서,
    에틸헥실 아크릴레이트(Ethylhexyl Acrylate), 트리메틸헥실 아크릴레이트 (3,5,5-Trimethylhexyl Acrylate), 에톡시에틸 아크릴레이트(Ethoxylethyl Acrylate), 이소부틸 아크릴레이트(Isobutyl Acrylate), 이소옥틸 아크릴레이트(Isooctyl Acrylate), 이소데실 아크릴레이트(Isodecyl Acrylate), 옥타데실아크릴레이트 (Octadecyl acrylate), 터트 부틸 아크릴레이트(Tert-Buthyl Acrylate) , 에틸 아크릴레이트(Ethyl acrylate), 메틸 아크릴레이트(Methyl Acrylate), 부틸 아크릴레이트(Buthyl acrylate), 로울리 아크릴레이트(Lauryl Acrylate), 로울리 메타 아크릴레이트 (Lauryl methacrylate), 펜타플루오르프로필 아크릴레이트(Pentafluoropropyl Acrylate), 헥사플루오르이소프로필 아크릴레이트(Hexafluoroisopropyl Acrylate), 트리플루오르에틸 아크릴레이트(Trifluoroethyl Acrylate), 비스페놀 A 다이메틸 아크릴레이트(Bisphenol A Dimeth Acrylate), 비스페놀 A 프로폭실레이트 아크릴레이트(Bisphenol A Propoxylate diacrylate), 트리메틸프로판 프록실레이트 트라이 아크릴레이트(Trimethylpropane Propoxylate Tri Acrylate), 트리메틸헥실 아크릴레이트 (3,5,5-Trimethylhexyl Acrylate), 메톡시 폴리에틸렌 글루코 아크릴레이트 ( Methoxy Polyethylene Glycol acrylate), 페녹시 폴리에틸렌 글루코 아크릴레이트 (Phenoxy Polyethylene Glycol acrylate), 노닐페녹시 폴리에틸렌 글루코 아크릴레이트 (Nonylphenoxy Polyethylene glycol Acrylate), 하이드록시 에틸 아크릴레이트 (Hydroxyethyl acrylate), 하이드록시프로필 아크릴레이트 (2-Hydroxypropyl Acrylate), 하이드록시부틸 아크릴레이트 (Hydroxybuthyl acrylate) 및 다이 플루오르벤질 아크릴레이트 (3,5-Difluorobenzyl Acrylate) 등 중에서 선택되는 적어도 하나의 제2단량체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이용 광경화성 조성물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 광경화성 조성물의 경화특성을 향상시키기 위한 광개시제 또는 상기 광경화성 조성물의 광경화에 의해 형성된 광경화물의 기계적 특성을 향상시키기 위한 가교제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이용 광경화성 조성물.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2단량체는 평균 분자량이 100 내지 3000인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이용 광경화성 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 따른 광경화성 조성물 및 액정 물질의 혼합물을 경화시켜 제조되는 격벽을 포함하는 액정 디스플레이.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 따른 광경화성 조성물 및 액정 분자의 혼합물을 경화시켜 제조되는 액정 배향막을 포함하는 액정 디스플레이.
KR1020100122744A 2010-12-03 2010-12-03 액정 디스플레이용 광경화성 조성물 및 이를 이용한 액정 디스플레이 KR20120061427A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100122744A KR20120061427A (ko) 2010-12-03 2010-12-03 액정 디스플레이용 광경화성 조성물 및 이를 이용한 액정 디스플레이

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100122744A KR20120061427A (ko) 2010-12-03 2010-12-03 액정 디스플레이용 광경화성 조성물 및 이를 이용한 액정 디스플레이

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20120061427A true KR20120061427A (ko) 2012-06-13

Family

ID=46611985

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100122744A KR20120061427A (ko) 2010-12-03 2010-12-03 액정 디스플레이용 광경화성 조성물 및 이를 이용한 액정 디스플레이

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20120061427A (ko)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160007635A (ko) * 2013-05-13 2016-01-20 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 횡전계 구동형 액정 표시 소자용 액정 배향막을 갖는 기판의 제조 방법
KR20160007636A (ko) * 2013-05-13 2016-01-20 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 횡전계 구동형 액정 표시 소자용 액정 배향막을 갖는 기판의 제조 방법
KR20160007638A (ko) * 2013-05-13 2016-01-20 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 횡전계 구동형 액정 표시 소자용 액정 배향막을 갖는 기판의 제조 방법
KR20160014691A (ko) * 2013-05-31 2016-02-11 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 횡전계 구동형 액정 표시 소자용 액정 배향막을 갖는 기판의 제조 방법
KR20160016915A (ko) * 2013-06-05 2016-02-15 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 횡전계 구동형 액정 표시 소자용 액정 배향막을 갖는 기판의 제조 방법
WO2018134871A1 (ja) * 2017-01-17 2018-07-26 株式会社ニコン （メタ）アクリレート化合物、光学用樹脂添加剤、光学素子、及び光学装置
KR20200125757A (ko) * 2013-05-13 2020-11-04 닛산 가가쿠 가부시키가이샤 횡전계 구동형 액정 표시 소자용 액정 배향막을 갖는 기판의 제조 방법

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160007635A (ko) * 2013-05-13 2016-01-20 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 횡전계 구동형 액정 표시 소자용 액정 배향막을 갖는 기판의 제조 방법
KR20160007636A (ko) * 2013-05-13 2016-01-20 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 횡전계 구동형 액정 표시 소자용 액정 배향막을 갖는 기판의 제조 방법
KR20160007638A (ko) * 2013-05-13 2016-01-20 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 횡전계 구동형 액정 표시 소자용 액정 배향막을 갖는 기판의 제조 방법
KR20200125757A (ko) * 2013-05-13 2020-11-04 닛산 가가쿠 가부시키가이샤 횡전계 구동형 액정 표시 소자용 액정 배향막을 갖는 기판의 제조 방법
KR20160014691A (ko) * 2013-05-31 2016-02-11 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 횡전계 구동형 액정 표시 소자용 액정 배향막을 갖는 기판의 제조 방법
KR20160016915A (ko) * 2013-06-05 2016-02-15 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 횡전계 구동형 액정 표시 소자용 액정 배향막을 갖는 기판의 제조 방법
WO2018134871A1 (ja) * 2017-01-17 2018-07-26 株式会社ニコン （メタ）アクリレート化合物、光学用樹脂添加剤、光学素子、及び光学装置
US11142636B2 (en) 2017-01-17 2021-10-12 Nikon Corporation (Meth)acrylate compound, additive for optical resin, optical element, and optical device
CN116082563A (zh) * 2017-01-17 2023-05-09 株式会社 尼康 (甲基)丙烯酸酯化合物、光学用树脂添加剂、光学元件和光学装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2933677B1 (en) Liquid crystal element
KR20120061427A (ko) 액정 디스플레이용 광경화성 조성물 및 이를 이용한 액정 디스플레이
JP5903724B2 (ja) 液晶フィルム
CN103782230A (zh) 液晶显示装置的制造方法
US9411189B2 (en) Liquid crystal cell
US20160216564A1 (en) Liquid crystal display device
US10871677B2 (en) Wide color gamut film, composition for preparing the same, polarizing plate comprising the same, and liquid crystal display comprising the polarizer plate
CN103733127A (zh) 液晶显示装置
TWI565722B (zh) 液晶組成物
CN103797407A (zh) 液晶显示装置的制造方法
KR20120120082A (ko) 액정 조성물
KR101607730B1 (ko) 배향막용 조성물
TWI532826B (zh) 液晶組成物
KR101560032B1 (ko) 액정셀
Baek et al. Pixel-isolation walls of liquid crystal display formed by fluorinated UV-curable polymers
WO2022270199A1 (ja) 光吸収異方性膜、光学フィルム、画像表示装置
EP2933273B1 (en) Polymerizable composition

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application