KR20130080577A - 스마트 패드 디스플레이용 모노머 조합 액정 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스마트패드 디스플레이용 조합 액정에 관한 것으로, 25wt% 내지 40wt% 를 갖는 비닐에테르 계열의 모노머와, 60wt% 내지 70wt%를 갖는 액정으로 조성된 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명은 비닐에테르 계열의 모노머의 조성을 갖는 조합 액정을 제안하는 것으로, 액정 방울의 크기를 작게하여 레퍼런스(reference) 소자보다 명암비 향상효과가 매우 우수하고, 응답시간과 구동전압의 온도 안정성이 월등히 우수한 스마트 패드 디스플레이용 모노머 조합 액정을 제공한다.

Description

스마트 패드 디스플레이용 모노머 조합 액정{Liquid crystal composition for smart pad display}

본 발명은 모노머 조합 액정에 관한 것으로, 보다 상세하게는 명암비 향상효과가 매우 우수하고, 응답시간과 구동전압의 온도 안정성이 우수한 스마트 패드 디스플레이용 모노머 조합 액정에 관한 것이다.

액정표시소자는 박형, 소형, 저전압구동, 저소비전력이라는 특징을 살려, 손목 시계, 전자계산기 등의 표시로부터 네비게이션 시스템, 노트형 퍼스널 컴퓨터, 액정모니터, 데이터 프로젝터, 프로젝션 액정 텔레비젼 등 모든 곳에서 넓게 이용되고 있다. 이와 같은 액정표시소자의 표시모드 중에서 종전부터 널리 사용되고 있는 것이 TN(Twisted Nematic)형 액정표시소자이다. 이 TN형 액정표시소자는 대향하는 2장의 기판의 사이에, 상하로 액정분자의 배열이 90도 비틀어진 구조의 액정층이 마련되고, 양 기판의 외측에 2장의 편광판이 마련된 구성이다.

또한, TN형 액정표시소자에 있어서 시분할구동특성을 개선한 STN(Super Twisted Nematic)형의 액정표시소자도 일본어 워드프로세서 등에 사용되고 있다. 더욱이, 최근에는 액정분자의 자발분극에 의해서 액정분자의 배열상태를 변화시켜, 그 배열상태의 변화에 따른 전기광학효과를 표시에 이용하는 강유전성 액정을 이용한 정보기기도 실용화되어 있다. 그러나, 이들의 액정표시소자는 적어도 1장의 편광판을 필요로 하기 때문에 표시가 어둡고, 배향처리가 필요하고, 셀두께 제어가 용이하지 않다고 하는 과제가 있었다.

한편, 상기와 같은 여러가지의 표시방식에 대하여 액정-고분자복합계를 사용한 광산란모드의 액정표시소자가 제안되어 있다. 상기 액정표시소자는 편광판이 불필요하고, 전계에 의해 액정분자의 배열상태를 제어하여 백탁(白濁)상태 또는 투명상태를 만들어내는 방식이다. 이 방식은 액정 및 투명한 고분자로 이루어지는 복합체층이 한쌍의 기판 사이에 협지되어 있고, 액정분자가 양의 유전율이방성을 갖는 경우, 액정분자의 상광굴절율과 고분자의 굴절율이 일치하도록 설정되어 있다. 이와 같은 구성의 복합체층에 전계가 인가되지 않을 때에는 액정분자의 장축이 전계방향으로 평행하도록 각 액정분자는 배열한다.

이것에 의해 액정분자의 상광굴절율과 투명한 고분자의 굴절율이 일치하므로 계면(액정/고분자계면)에서 광산란이 없어져서 투명상태가 된다. 한편, 전계가 인가되지 않을 때에는 액정분자는 여러가지 방향으로 배향하고 있어 투명한 고분자와의 계면에서 굴절율이 일치하지 않으므로 광산란이 일어나고, 백탁한 불투명 상태가 된다. 이와 같이, 복합체층에 전계를 인가하는 것에 의해 상기 복합체층의 광산란상태를 변화시켜 표시되는 액정표시소자는 소자구조가 간소하고, 또한 빛의 이용효율이 높은 등의 이유로부터 근래 활발히 연구개발이 행해지고 있다.

상기 표시방식의 액정표시소자로서는 NCAP(Nematic Curvilinear Aligned Phase)라고 불리는, 네마틱액정을 폴리비닐알콜 등으로 마이크로캡슐화한 것을 들 수 있다(분체와 공업, VOL. 22, NO. 8(1990)). 또한, PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal)라고 불리는, 액정적을 고분자로 된 매트릭스상중에 분산시킨 것도 있다(플랫패널디스플레이' 91, 닛께이BP사, p.219). 또한, 이들 외에, PNLC(Polymer Network Liquid Crystal)라고 불리는, 고분자가 액정의 연속상중에 3차원 그물코 모양으로 전개된 구조를 갖는 것이 있다.

(전기정보통신학회기술연구보고, EID89-89, p.1). 이들 액정과 투명한 고분자로 이루어지는 복합체층은 총칭하여 고분자분산형 액정(PDLC)이라고 불리고 있다. 또한, 이들 액정과 고분자로 이루어지는 복합체층은 이하에 언급하는 제조방법에 의해 형성된다. 즉, 아크릴계 또는 에폭시계 자외선경화수지 등의 미경화수지 모노머와 액정재료를 용해시킨 혼합조성물을 2장의 기판사이에 주입하여 상기 혼합조성물에 자외선을 조사한다. 이것에 의해, 미경화수지 모노머가 중합하여 액정재료와 고분자가 상분리한다. 그 결과, 고분자로 이루어지는 고분자 매트릭스상 중에 액정이 분산한 구조, 또는 액정중에 고분자가 그물코 모양으로 전개된 구조의 것이 얻어진다.

종래의 구체적인 PDLC 동작원리는 도 1과 같다. UV 경화 가능한 고분자 단량체와 액정의 혼합물을 셀에 주입한 후 노광을 통해 액정과 고분자의 상 분리를 유도한다. 적절한 조건에서 전압 인가 전 액정 방울 내부의 네마틱 texture는 주위의 다른 도메인에 대하여 무작위 배열되어 있다. 입사된 빛이 액정과 고분자의 굴절률 차이에 의해 산란된다.

이 때, PDLC는 불투명한 하얀색을 나타낸다. 또한 수직으로 움직이는 유전율 이방성이 양(+)인 액정을 사용하기 때문에, 전기장이 셀을 가로질러 공급될 때, 액정은 전기장 방향으로 수직 배열하게 된다. 수직으로 입사된 빛이 액정의 단축을 보게 된다. 이때 만약 액정 도메인의 굴절률이 폴리머의 굴절률과 같아지면 입사광이 셀을 통과하게 되어 투명한 상태가 된다 그러나, 이러한 종래의 혼합조성물은 명암비 향상 효과가 낮고, 응답시간과 구동전압의 온도 안정성을 높이는데 한계가 있다는 문제점이 있다.

상술한 문제를 해결하고자 하는 본 발명의 과제는 종래의 레퍼런스(reference) 소자보다 명암비 향상효과가 매우 우수하고, 응답시간과 구동전압의 온도 안정성이 월등히 우수한 스마트패드 디스플레이용 모노머 조합 액정을 제공하고자 함이다.

상술한 과제를 해결하는 본 발명의 특징은 25wt% 내지 40wt% 를 갖는 비닐에테르 계열의 모노머와, 60wt% 내지 70wt%를 갖는 액정으로 조성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 비닐에테르 계열의 모노머는, 부타네디올 비닐 에테르(BDVE)인 것이 바람직하고, 상기 부타네디올 비닐 에테르의 중량부가 30wt%인 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명은 비닐에테르 계열의 모노머의 조성을 갖는 조합 액정을 제안하는 것으로, 액정 방울의 크기를 작게하여 레퍼런스(reference) 소자보다 명암비 향상효과가 매우 우수하고, 응답시간과 구동전압의 온도 안정성이 월등히 우수한 스마트 패드 디스플레이용 모노머 조합 액정을 제공한다.

도 1은 종래의 고분자 분산형 액정 표시소자(PDLC)의 작동 원리를 설명한 모식도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 통해 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 여기에서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 본 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 제공되는 것이다.

도면들에 있어서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소를 나타낸다.

본 명세서에서 "및/또는"이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "포함한다" 또는 "포함하는"으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 소자 및 장치의 존재 또는 추가를 의미한다.

이하에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 스마트패드 디스플레이용 모노머 조합액정은 25wt% 내지 40wt% 를 갖는 비닐에테르 계열의 모노머와, 60wt% 내지 70wt%를 갖는 액정으로 조성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예가 적용되는 고분자 분산형 액정(Polymer Dispersed Liquid Crystals:PDLCs)은 고휘도의 투사형 디스플레이 혹은 고대비 반사형 표시소자에 적용할 수 있는 액정과 고분자의 복합재료로서 최근 다양한 연구가 진행중이다. PDLC는 다른 디스플레이 소재들과는 달리 비교적 비용이 저렴하고, 공정이 단순하여 반사 및 프로젝션 디스플레이 분야나 윈도우셔터, 홀로그램 기록 미디어로 각광받는 소재이며, 최근 스마트 패드 등의 모바일기기에도 적용되고 있다.

이 필름들은 전기장을 걸어줌으로써 빛을 산란시키는 상태에서 투명한 상태로 스위칭 될 수 있다. 고분자 분산형 액정장치에서 투과도 변화는 전기장에 의한 액정의 재배열에 의한 액정방울과 고분자 매트릭스간의 굴절률의 차이에 의해 나타난다.

PDLC의 특징은 편광자를 필요로 하지 않으며, 간단한 방법으로 제조가능하여 Switchable window에 이용된다. 또한 기반으로 사용되는 물질에 따라 유연한 형태로 만들 수 있다. 이러한 PDLC 필름은 디스플레이 소자로서 상당한 잠재성을 가지고 있으며, 액정과 고분자의 혼합 비율, 노광 세기 등의 다양한 상분리 요소를 고려하면 전기광학적 특성이 우수한 셀을 만들 수 있는 장점이 있다.

이에 본 발명의 실시예에서는 PDLC에 들어갈 pre-polymer와 nematic 액정의 균일 복합물질인 조합액정을 제안하는 것으로, 일반적인 액정 모노머로 사용되는 2-ethylhexyl acrylate(EHA)를 비닐에테르 계열의 모노머인 Butanediol vinyl eher(BDVE)로 대체하고, 조성 함량을 BDVE를 25 내지 40 중량부로 하고, 액정을 60 내지 70 중량부로 구성되는 스마트패드 디스플레이용 모노머 조합액정을 제안한다.

이와 같이 본 발명에서는 스마트패드 디스플레이용 모노머 조합액정을 종래에 아크릴레이트계 반응성 모노머를 비닐에테르 계열의 모노머인 BDVE를 사용하고, 그 함량을 약 30wt% 로 조성하여 액정 방울의 크기가 최대로 작아지게 함으로써, 명암비와 응답속도가 종래보다 5배 및 1.2배 향상되고 구동 전압에서 안정된 온도 특성을 가지게 됨을 알 수 있었다.

즉, 본 발명은 BDVE를 약 30wt%로 하여 종래의 아크릴레이트계 반응성 모노머를 대체하게 되면, 액정방울의 크기로 최대로 작아지게 되는데, 액정 방울의 크기가 작아질수록 명암비(Contrast ratio:CR)높아지게 된다. 이는 명암비와 투과율과 관련이 있기 때문이고, 종래의 레퍼런스(reference) 소자보다 명암비 향상효과가 매우 우수하고, 응답시간과 구동전압의 온도 안정성이 월등히 우수함을 알 수 있다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능 하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

Claims (3)

1. 25wt% 내지 40wt% 를 갖는 비닐에테르 계열의 모노머와,
   60wt% 내지 70wt%를 갖는 액정으로 조성된 것을 특징으로 하는 스마트패드 디스플레이용 모노머 조합액정.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 비닐에테르 계열의 모노머는,
   부타네디올 비닐 에테르(BDVE)인 것을 특징으로 하는 스마트패드 디스플레이용 모노머 조합액정.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 부타네디올 비닐 에테르의 중량부가 30wt%인 것을 특징으로 하는 스마트패드 디스플레이용 모노머 조합액정.
   
   
   

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