KR20150038837A - 편광 소자 - Google Patents

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KR20150038837A
KR20150038837A KR20130117087A KR20130117087A KR20150038837A KR 20150038837 A KR20150038837 A KR 20150038837A KR 20130117087 A KR20130117087 A KR 20130117087A KR 20130117087 A KR20130117087 A KR 20130117087A KR 20150038837 A KR20150038837 A KR 20150038837A
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polarizer
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carbon atoms
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장준원
이대희
벨리아에프 세르게이
김영진
박문수
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주식회사 엘지화학
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    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133528—Polarisers

Abstract

본 출원은 편광 소자 및 편광 소자의 투과율 조절 방법에 대한 것이다. 본 출원에서는 편광자; 상기 편광자와 대향 배치되어 있는 기재층 및 상기 편광자와 기판의 사이에 존재하며 액방성 액정을 포함하는 중간층을 포함하는 편광 소자를 제공할 수 있다.

Description

편광 소자{Polarizing Device}
본 출원은 편광 소자 및 편광 소자의 투과율 조절 방법에 관한 것이다.
편광자는 여러 방향으로 진동하는 입사광으로부터 한쪽 방향으로 진동하는 광을 추출할 수 있는 기능성 소자이다. 편광자로는, 예를 들면, PVA(poly(vinyl alcohol)) 등과 같은 고분자 필름을 기초로 제작된 것이 사용될 수 있다.
예를 들면, 편광자로는, 이색성 색소 또는 요오드가 흡착 및 배향되어 있는 폴리비닐알코올 필름 또는 시트가 사용될 수 있다. 상기 폴리비닐알코올은, 예를 들면, 폴리비닐아세테이트를 겔화하여 얻을 수 있다. 폴리비닐아세테이트로는, 비닐 아세테이트의 단독 중합체; 및 비닐 아세테이트 및 다른 단량체의 공중합체 등이 예시될 수 있다. 상기에서 비닐 아세테이트와 공중합되는 다른 단량체로는, 불포화 카복실산 화합물, 올레핀 화합물, 비닐에테르 화합물, 불포화 술폰산 화합물 및 암모늄기를 가지는 아크릴아미드 화합물 등의 일종 또는 이종 이상이 예시될 수 있다.
본 출원은 편광 소자 및 편광 소자의 투과율 조절 방법을 제공한다.
본 출원의 예시적인 편광 소자는, 편광자; 상기 편광자와 대향 배치되어 있는 기재층 및 상기 편광자와 기판의 사이에 존재하며 액방성 액정을 포함하는 중간층을 포함할 수 있다.
또한, 본 출원의 예시적인 편광 소자의 투과율 조절 방법은, 상기 편광 조사에서 편광자와 기재층의 상대적 위치를 상기 편광자의 광 흡수축과 수직 또는 수평한 방향으로 이동시키는 것을 포함할 수 있다.
본 출원에서는 편광자; 상기 편광자와 대향 배치되어 있는 기재층 및 상기 편광자와 기판의 사이에 존재하며 액방성 액정을 포함하는 중간층을 포함하는 편광 소자를 제공할 수 있다.
도 1은 예시적인 편광 소자의 단면도이다.
도 2 및 3은, 예시적인 편광 소자의 투과율 조절 방법을 보여주는 도면이다.
본 출원의 예시적인 편광 소자는, 편광자; 상기 편광자와 대향 배치되어 있는 기재층 및 상기 편광자와 기판의 사이에 존재하며 액방성 액정을 포함하는 중간층을 포함할 수 있다. 도 1은 예시적인 상기 편광 소자를 보여주는 단면도이고, 편광자(1), 중간층(2) 및 기재층(3)이 순차 형성된 경우를 보여주고 있다.
편광 소자에 포함되는 편광자는, 선형 편광자일 수 있다. 선형 편광자는 여러 방향으로 진동하는 입사광으로부터 한쪽 방향으로 진동하는 광을 추출할 수 있는 기능성 소자이다. 편광자로는, 예를 들면, PVA(poly(vinyl alcohol)) 편광자와 같은 통상의 편광자를 사용할 수 있다.
하나의 예시에서 편광자는, 이색성 색소 또는 요오드가 흡착 및 배향되어 있는 폴리비닐알코올 필름 또는 시트일 수 있다. 상기 폴리비닐알코올은, 예를 들면, 폴리비닐아세테이트를 겔화하여 얻을 수 있다. 폴리비닐아세테이트로는, 비닐 아세테이트의 단독 중합체; 및 비닐 아세테이트 및 다른 단량체의 공중합체 등이 예시될 수 있다. 상기에서 비닐 아세테이트와 공중합되는 다른 단량체로는, 불포화 카복실산 화합물, 올레핀 화합물, 비닐에테르 화합물, 불포화 술폰산 화합물 및 암모늄기를 가지는 아크릴아미드 화합물 등의 일종 또는 이종 이상이 예시될 수 있다. 폴리비닐아세테이트의 겔화도는, 일반적으로 약 85몰％ 내지 약 100몰％ 또는 98몰％ 내지 100몰％일 수 있다. 편광자에 사용되는 폴리비닐알코올의 중합도는, 일반적으로 약 1,000 내지 약 10,000 또는 약 1,500 내지 약 5,000일 수 있다.
상기 편광자와 대향 배치되는 기재층으로는 광투과성을 가지는 것이라면 어떠한 종류도 사용될 수 있으며, 예를 들면, 유리 또는 투명한 플라스틱 기재층 등을 사용할 수 있다.
상기 편광자와 기재층의 사이에는 액방성 액정을 포함하는 중간층이 존재한다.
상기에서 액방성 액정으로는, 액방성 액정(LLC; Lyotropic Liquid Crystal)상을 형성할 수 있는 이색성 염료(dichroic dye)를 사용할 수 있다. 상기 이색성 염료는 이방성 흡수 단편(anisotropically absorbing fragment)의 광학 전이 쌍극자 모멘트(optical transition dipole moment)는, 예를 들면, 상기 편광자의 흡수축과 수직 또는 수평으로 배치되어 있을 수 있다.
본 명세서에서 각도를 정의하면서, 수직, 수평, 직교 또는 평행 등의 용어를 사용하는 경우, 이는 목적 효과를 손상시키지 않는 범위에서의 실질적인 수직, 수평, 직교 또는 평행을 의미하는 것이고, 예를 들면, 제조 오차(error) 또는 편차(variation) 등을 포함하는 것이다. 따라서, 예를 들면, 상기 각각의 경우는 약 ±15도 이내의 오차, 바람직하게는 약 ±10도 이내의 오차, 보다 바람직하게는 약 ±5도 이내의 오차를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 용어 「액방성 액정(LLC; Lyotropic Liquid Crystal)」은, 일정한 조성 또는 농도에서 액정성을 나타내는 물질을 의미할 수 있다.
본 명세서에서 용어 「이색성 염료」는, 소정 파장의 범위에서 전자기선의 이방성 흡수 거동을 나타내는 물질로서, 예를 들면 특정한 방향으로 다른 방향보다 더 많은 빛을 흡수할 수 있는 분자를 의미할 수 있다.
하나의 예시에서 액방성 액정의 광학 전이 쌍극자 모멘트 또는 상기 모멘트의 상기 중간층의 평면으로의 투영(projection)은 상기 편광자의 광 흡수축 또는 광 투과축과 평행하거나 수직할 수 있다. 적절한 예시에서 상기 광학 전이 쌍극자 모멘트가 상기 편광자의 광 흡수축 또는 광 투과축과 평행하거나, 수직할 수 있다.
하나의 예시에서 중간층에 있어서 광학 전이 쌍극자 모멘트 및 광축이 편광자의 축과 평행 또는 수직하게 위치될 수 있도록, 상기 이색성 염료 분자 또는 상기 분자의 하나 이상의 이방성 흡수 단편이 선형 구조를 가질 수 있다.
상기 필름에서 상기 이색성 염료는 안정한 액방성 액정상을 형성할 수 있다. 이에 따라, 하나의 예시에서, 상기 이색성 염료를 포함하는 조성물(이하, 「액방성 액정 조성물」이라 칭하는 경우가 있다.)을, 예를 들면 미국 특허 제5,739,296호 등에 개시된 방법과 같이, 그 사이에서 상기 액방성 액정 조성물의 층이 분포되는, 하나의 표면에서 다른 표면으로의 분리 시에 유발되는 전단력(shearing force) 또는 쐐기력(wedging forces)을 부과하는 방법에 의해 실현될 수 있는 기계적 배치(mechanical ordering)에 기초하는 방법에 의해 배향시켜서 상기 중간층을 형성할 수 있다.
액방성 액정상은, 예를 들면, 상기 이색성 염료의 초분자 착체(supermolecular complexes)와 낮은 회합도(degree of aggregation)의 이색성 염료의 분자 착체(molecular associates or molecular complexes) 및/또는 단일 분자에 기초하여 형성할 수 있다.
하나의 예시에서 상기 이색성 염료는 최대 흡수 파장이 350nm 내지 900nm, 바람직하게는 350nm 내지 600nm, 보다 바람직하게는 440nm 내지 500nm의 범위에 있을 수 있다. 이러한 범위에서, 예를 들어 상기 필름이 디스플레이 장치에서 우수한 성능을 발휘할 수 있다.
상기 이색성 염료는 분자량이 300g/mol 내지 900g/mol, 바람직하게는 450g/mol 내지 800g/mol, 보다 바람직하게는 600g/mol 내지 900g/mol일 수 있다. 이러한 범위에서 상기 이색성 염료는 적절한 흡수 파장을 나타내고, 또한 안정적인 액방성 액정상을 형성할 수 있다.
상기 이색성 염료로는, 이 분야에서 공지되어 있는 액방성 액정상을 형성할 수 있는 이색성 염료 중에서 상기 언급한 특성을 나타내는 종류라면, 제한 없이 사용할 수 있다.
하나의 예시에서 상기 중간층은, {색원체}(-XiO-Mi +)n으로 나타나는 이색성 음이온계 염료의 하나 이상의 염(상기 식에서, 색원체는 염료 발색단 시스템(dye chromophore system)이고, Xi는 CO, SO2, OSO2 또는 OPO(O-M+)이며, n은 1 내지 10이고, Mi +는 H+, MH + 및/또는 Mo +이며, MH +는 NH4 +, Li+, Na+, K+, Cs+, 1/2Mg++, 1/2Ca++, 1/2Ba++, 1/3Fe+++, 1/2Ni++ 또는 1/2Co++ 유형의 무기 양이온이고, Mo +는 N-알킬피리디늄, N-알킬키놀리늄, N-알킬이미다졸리늄, N-알킬티아졸리늄, OH-(CH2-CH2O)m-CH2CH2-NH3 +(상기에서, m은 1 내지 9), RR’R’’NH2 +, RR’R’’NH+, RR’R’’R*N+, RR’R’’R*P+(상기에서, R, R’, R’’, R*는 CH3, ClC2H4, C2H5, C3H7, C4H9, C6H5CH2 등의 치환 또는 비치환 알킬기, 치환 또는 비치환된 페닐 또는 헤테로아릴임), YH-(CH2-CH2Y)k-CH2CH2 (상기에서, Y는 O 또는 NH이고, k는 0 내지 10)); (Mi +O-Xi -)n{색원체}(-XjO-SAIj)m로 표시되는 양쪽성 계면활성제 및/또는 표면활성 양이온을 가지는 이색성 음이온계 염료의 하나 이상의 회합체 (상기에서, Xj는 CO, SO2, OSO2, OPO(O-M+)이고, n은 0 내지 9이며, m은 1 내지 4이고, Mi +는 H+, MO + 및/또는 MH +이며, SAIj (이하 표면활성 이온)은 SAC+ 및/또는 AmSAS이고, SAC+는 표면활성 양이온이고, AmSAS는 양쪽성 표면활성 물질); (Mi +O-Xi -)n{색원체}SAI로 표시되는 양쪽성 계면활성제 및/또는 표면활성 음이온을 가지는 이색성 양이온계 염료의 하나 이상의 회합체 (상기에서, n은 0 내지 5이고, SAI는 SAA- 및/또는 AmSAS이며, SAA-는 표면활성 음이온); {색원체}(-Zi +RR’R”SAIi)n으로 표시되는 양쪽성 계면활성제 및/또는 표면활성 음이온을 가지는 이색성 양이온계 염료의 하나 이상의 회합체 (상기에서, Zi는 N, P이고, R, R’, R”, CH3, ClC2H4, C2H5, C3H7 등의 치환 또는 비치환된 알킬기이며, SAIi는 SAA- 및/또는 AmSAS이고, n은 1 내지 4); ([{-색원체}(-XiO-Mi +)n]-Li-)q으로 표시되는 이색성 음이온계 올리고머 염료의 하나 이상의 염 (상기에서, L은 (CH2)6, C6H4, C6H3G-C6H3G, C6H3G-Q-C6H3G (상기에서, G는 H, Hal, OH, NH2, Alk이고, Q는 O, S, NH, CH2, CONH, SO2, NH-CO-NH, CH=CH, N=N, CH=N)이고, n은 1 내지 10이며, q는 5 내지 10); 및/또는 무기 또는 친수성 잔기를 가지지 않는 하나 이상의 수불용성 이색성 염료에 기초하여 형성할 수 있다. 상기 염료는 동일한 이온기, 예를 들면, -XiOMi +, -XjO-SAIj, -Xi +RR'R'' 및/또는 Mi +를 포함할 수 있고, 동시에 2개의 동일한 기 및/또는 양이온의 각종 부재를 포함하여 여러 개의 상이한 이온 기 및/또는 Mi +를 포함할 수 있고, 상기 이온 기, 즉 상기 이온 기는 방향족 고리와 직접 및/또는 가교, 예를 들면 -Qi-(CH2)p-(상기에서, Qi는 SO2NH, SO2, CONH, CO, O, S, NH 또는 CH2이고, p는 1 내지 10)를 통해서 결합될 수 있다.
상기에서 색원체는, 예를 들면, 1,4,5,8-나프탈렌-, 3,4,9,10-페릴렌-, 3,4,9,10-안탄트론-테트라카르복실산, 아조 염료, 아족시 염료, 금속 착물 염료, 아조메틴 염료, 스틸렌 염료 또는 폴리메틴 염료 계열의 발색단 시스템일 수 있다. 다른 예시에서 상기 색원체는 모노-, 비스-, 트리스-, 폴리아조- 또는 아족시-염료, 스틸벤, 아조메틴, 티오피로닌, 피로닌, 아크리딘, 안트라퀴논, 페리논, 인디고이드, 옥사진, 아릴카르보늄, 티아진, 크산텐 또는 아진 염료, 디- 및 트리아릴메탄의 복소환 유도체, 다환식 또는 금속 착물 화합물, 안트론의 복소환 유도체, 또는 이들의 혼합물의 구조를 가지는 직접 염료, 활성 염료, 산 염료, 폴리메틴 염료, 시아닌 염료, 헤미시아닌 염료, 배트(vat) 염료 및 분산 염료로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 이색성 염료 또는 안료로부터 선택된 발색단 시스템일 수 있다.
상기 기술된 형태의 염료의 제조를 위해서는, 예를 들면, 미국 특허 제5,007,942호 또는 미국 특허 제5,340,504호에서 개시하는 스틸벤 염료; 미국 특허 제5,318,856호에 기재된 아조- 및 금속 착물 염료; C.I. 다이렉트 옐로우 12, C.I. 다이렉트 옐로우 28, C.I. 다이렉트 옐로우 44, C.I. 다이렉트 옐로우 142, C.I. 다이렉트 오렌지 6, C.I. 다이렉트 오렌지 26, C.I. 다이렉트 오렌지 39, C.I. 다이렉트 오렌지 72, C.I. 다이렉트 오렌지 107, C.I. 다이렉트 레드 2, C.I. 다이렉트 레드 31, C.I. 다이렉트 레드 79, C.I. 다이렉트 레드 81, C.I. 다이렉트 레드 240, C.I. 다이렉트 레드 247, C.I. 다이렉트 바이올렛 9, C.I. 다이렉트 바이올렛 48, C.I. 다이렉트 바이올렛 51, C.I. 다이렉트 블루 1, C.I. 다이렉트 블루 15, C.I. 다이렉트 블루 71, C.I. 다이렉트 블루 78, C.I. 다이렉트 블루 98, C.I. 다이렉트 블루 168, C.I. 다이렉트 블루 202, C.I. 다이렉트 브라운 l06, C.I. 다이렉트 브라운 223, C.I. 다이렉트 그린 85 등의 직접 염료; C.I. 액티브 옐로우 1, C.I. 액티브 레드 1, C.I. 액티브 레드 6, C.I. 액티브 레드 14, C.I. 액티브 레드 46, C.I. 액티브 바이올렛 1, C.I. 액티브 블루 9, C.I. 액티브 블루 10 등의 활성 염료; C.I. 애씨드 오렌지 63, C.I. 애씨드 레드 85, C.I. 애씨드 레드 144, C.I. 애씨드 레드 152, C.I. 애씨드 브라운 32, C.I. 애씨드 바이올렛 50, C.I. 애씨드 블루 18, C.I. 애씨드 블루 44, C.I. 애씨드 블루 61, C.I. 애씨드 블루 102, C.I. 애씨드 블랙 21 등의 산 염료; C.I. 베이직 레드 12, 베이직 브라운 (C.I. 33500), C.I. 베이직 블랙 등의 양이온성 염료 등이 사용될 수 있다.
상기 이색성 염료는, 예를 들면, 국제공개특허 1999-31535 또는 국제공개특허 2000-067069 등에서 공지된 방식에 의해 제조할 수 있다.
하나의 예시에서 상기 중간층에 포함되는 이색성 염료는 하기 화학식 1로 표시되는 염료일 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서 Q는 염료 발색단 시스템이고, A는 단일 결합, 탄소수 1 내지 12의 알킬렌기 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬리덴기, -SO2NH-T-, -SO2-T-, -CONH-T-, -CO-T-, -O-T-, -S-T- 또는 -NH-T-이며, 상기에서 T는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기 또는 알킬리덴기이고, R은 염 형태의 잔기이며, n은 Q에 결합된 A-R의 수로서 1 내지 10이다.
상기 화학식 1에서 염료 발색단 시스템은, 예를 들면, 전술한 바와 같이 최대 흡수 파장이 350nm 내지 900nm, 바람직하게는 350nm 내지 600nm, 보다 바람직하게는 440nm 내지 500nm의 범위에 있는 염료 발색단 시스템일 수 있다. 또한, 상기 염료 발색단 시스템은 분자량이 300g/mol 내지 900g/mol, 바람직하게는 450g/mol 내지 800g/mol, 보다 바람직하게는 600g/mol 내지 900g/mol인 발색단 시스템일 수 있다.
상기 화학식 1에서 단일 결합은, A로 표시된 부분에 별도의 원자가 존재하지 않고, Q와 R이 직접 연결된 경우를 의미한다. 상기에서 A는 바람직하게는, 단일 결합, 탄소수 1 내지 8의 알킬렌기 또는 탄소수 1 내지 8의 알킬리덴기일 수 있고, 더욱 바람직하게는 단일 결합, 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬리덴기일 수 있으며, 보다 바람직하게는 단일 결합일 수 있다.
또한, 상기 화학식 1에서 염 형태의 잔기는, 예를 들면, 상기 기술한 이색성 염료에 포함되는 잔기, 예를 들면, -XiO-Mi + 등일 수 있고, 바람직하게는 -SO3 -M+ 또는 -COO-M+일 수 있으며, 상기에서 M+은 H+; NH4 +, Li+, Na+, K+, Cs+, 1/2Mg++, 1/2Ca++, 1/2Ba++, 1/3Fe+++, 1/2Ni++ 또는 1/2Co++ 등의 무기 양이온; N-알킬피리디늄, N-알킬키놀리늄, N-알킬이미다졸리늄, N-알킬티아졸리늄, OH-(CH2-CH2O)m-CH2CH2-NH3 +(상기에서, m은 1 내지 9), RR’NH2 +, RR’R’’NH+, RR’R’’R*N+, RR’R’’R*P+(상기에서, R, R’, R’’, R*는 CH3, ClC2H4, C2H5, C3H7, C4H9, C6H5CH2 등의 치환 또는 비치환 알킬기, 치환 또는 비치환된 페닐 또는 헤테로아릴임) 또는 YH-(CH2-CH2Y)k-CH2CH2 (상기에서, Y는 O 또는 NH이고, k는 0 내지 10) 등일 수 있다. 상기 M+은 바람직하게는 무기 양이온, 보다 바람직하게는 Li+, Na+, K+ 또는 Cs+, 더욱 바람직하게는 Na+ 또는 Li+일 수 있다.
또한, 상기 화학식 1에서 n은 바람직하게는 1 내지 5, 더욱 바람직하게는 1 내지 3일 수 있다.
화학식 1의 이색성 염료는 보다 바람직하게는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00002
상기 화학식 2에서 -U-는, -N＝N- 또는 -O-(CH2)-(CHOH)-(CH2)-O-이고, X는 각각 독립적으로 탄소수 6 내지 18의 아릴기 또는 고리를 구성하는 원자가 6 내지 18개인 헤테로아릴기이며, R은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고, R1은 히드록시기, 탄소수 1 내지 12의 알콕시기, 탄소수 1 내지 12의 할로알킬기, 옥소기 또는 -N=N-Ph를 나타내고, 상기에서 Ph는 탄소수 1 내지 12의 알콕시기로 치환되어 있거나 또는 비치환된 페닐기이며, l 및 m은 X에 치환된 R의 수로서 각각 독립적으로 1 또는 2를 나타내고, p 및 q는 X에 치환된 R1의 수로서 각각 독립적으로 0 내지 2의 수를 나타낸다.
상기에서 헤테로아릴기에서 고리 구성 원자로 포함되는 헤테로 원자는, 예를 들면, N 또는 O일 수 있고, 바람직하게는 N일 수 있다. 또한, 상기 헤테로아릴기의 고리 구성 원자 중에서 헤테로 원자는, 예를 들면 1개 내지 5개, 바람직하게는 1개 내지 3개, 보다 바람직하게는 1개 내지 2개일 수 있다.
상기 화학식 2에서 -U-는, 바람직하게는 -N=N-일 수 있고, X는 바람직하게는 탄소수 6 내지 12의 아릴기 또는 고리 구성 원자가 6 내지 12개인 헤테로아릴기, 보다 바람직하게는 탄소수 6 내지 12의 아릴기일 수 있으며, R1은, 바람직하게는 히드록시기, 탄소수 1 내지 8의 알콕시기, 탄소수 1 내지 8의 할로알킬기, 옥소기 또는 -N=N-Ph(상기에서 Ph는 하나 이상의 탄소수 1 내지 8의 알콕시기로 치환되어 있거나 또는 비치환된 페닐기), 보다 바람직하게는 히드록시기, 탄소수 1 내지 4의 알콕시기, 탄소수 1 내지 4의 할로알킬기, 옥소기 또는 -N=N-Ph(상기에서 Ph는 하나 이상의 탄소수 1 내지 4의 알콕시기로 치환되어 있거나 또는 비치환된 페닐기)이며, l 및 m은, 보다 바람직하게는 각각 1이고, p 및 q는, 보다 바람직하게는 각각 독립적으로 0 또는 1일 수 있다. 상기에서 할로알킬기에 치환될 수 있는 할로겐으로는 염소 또는 불소를 들 수 있다.
상기 염료와 액방성 액정 조성물의 특징은 2개 이상의 이온성기를 가지는 염료의 경우에 경우 특히 효과적으로 조절될 수 있다. 이러한 경우 2개 이상의 상이한 양이온을 사용하는 것이 가능하며, 각각의 양이온은 그들의 특성, 또는 다른 특성을 제공한다. 예를 들어, 증가된 용해성을 제공하는 Li+ 양이온과, 염료 분자의 응집도를 감소시키는 3개의 에탄올 암모늄 양이온 및 액방성 액정상을 안정화시키는 테트라-부틸암모늄 양이온의 조합은 단일 분자 및/또는 낮은 회합도를 가지는 분자상 염료 회합물(착물)에 기초한 액방성 액정 조성물의 제조를 가능하게 한다. 염료가 선형 분자 구조를 가져서 네마틱 액방성 액정상의 형성을 촉진하고 중간층의 형성에 의한 더 높은 배향도를 제공하며, 그 결과 전자기선의 보다 효과적인 선택적 투과 및 반사를 제공할 수 있다.
또한, 1/2Mg++, 1/2Ca++, 1/2Ba++ 등의 다가 양이온의 첨가는 분자상 착물 내의 응집도를 증가시키고, 높은 응집도, 예를 들면 50을 초과하는 응집도를 가지는 초분자상 착물의 액방성 액정상의 형성을 유발하며, 그 용해도는 계면활성 이온을 사용하여 증가시킬 수 있다.
액방성 액정 조성물은 염료 분자 또는 초분자상 착물의 하나의 무작위적 상호 정위가 불가능해지며, 정렬된 LC 상태를 가져야만 하는 필요한 농도까지 희석액의 농도를, 예를 들면, 증발 또는 멤브레인 초여과 방식에 의해 점차 증가시키거나, 또는 물, 물/알코올, 2극성 비양성자성 용매(예를 들면, DMFA(dimethyl formamide), DMSO(dimethyl sulfoxide), 셀로솔브, 에틸아세테이트 및 물과 혼화성인 다른 용매의 혼합물) 등과 같은 적합한 용매 중에 건조 염료를 용해시켜 적절한 염료의 수성 용액, 수성-유기 용액 및 유기 용액의 어느 하나로부터 수득할 수 있다. 상기 농도에서는 액방성 액정 조성물 중 염료의 농도는 0.5 중량％ 내지 30 중량％, 바람직하게는 약 0.5 중량％ 내지 20 중량％, 보다 바람직하게는 약 0.5 중량％ 내지 15 중량％의 범위 내에서 선택될 수 있다.
액방성 액정의 콜로이드-화학 특성을 조절하기 위해, 상기 조성물은 용매 외에도 첨가제 및 개질제, 예를 들어 비이온계 및 이온계 계면활성제, 결합제 및 필름 형성 반응물(폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴산 및 그의 에테르, 폴리아크릴아미드, 폴리에틸렌 옥시드 및 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 및 이들의 공중합체, 셀룰로스의 에틸- 및 히드록시프로필에테르, 카르복시메틸셀룰로스의 나트륨염 등)을 포함할 수도 있다. 상기 조성물은 추가로 아미드 계열로부터 히드로트로픽 (hydrotropic) 첨가제, 예를 들어 디메틸 포름아미드, 디메틸술폭시드, 인산의 알킬아미드, 카르바미드 및 그의 N-치환 유도체, N-알킬피롤리돈, 디시안디아미드 및 이들의 혼합물, 및 아미드와 글리콜류의 혼합물을 포함할 수 있다. 적절한 첨가제의 사용은 조성물의 안정성을 증가시킬 뿐만 아니라 염료 분자의 응집 과정을 조절하여 결과적으로 액방성 액정상의 형성 과정을 조절하는 것이 가능하게 한다. 따라서, 히드로트로픽 첨가제의 첨가는 단일 염료 분자의 액방성 액정 조성물의 제조를 가능하게 한다.
상기 중간층은 50 중량％ 이하의 개질제, 예를 들어 액정, 실리콘, 가소제, 래커, 비이온계, 이온계 계면활성제를 포함하는 상이한 유형의 광, 친수성 및/또는 소수성 중합체의 안정화제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 중간층의 형성을 위해, 국부적으로 정렬된 액방성 액정 조성물이, 예를 들면, 미국 특허 제5,739,296호 등에서 공지된 방법에 의해 기판의 표면에 퇴적될 수 있다. 외부적인 배향 영향의 작용 하에, 액방성 액정 조성물은 광학 전이 염료 분자 또는 이들의 이방성 흡수 단편의 쌍극자 모멘트가 기계적 배향 방향 또는 표면 이방성에 의해 설정되거나, 자기 및 전자기장의 영향으로 설정될 수 있는 방향에 대해 균질하게 배향되는 거시적 배향을 취할 수 있다. 예를 들면, 용매의 제거 또는 온도의 감소 등에 의한 고화 공정 도중 분자의 배향은 양호하게 보존될 뿐만 아니라 결정화로 인해 증가한다.
다른 예시에서 전단력의 작용 하의 기판 표면상의 액방성 액정 조성물의 배향은 다이 또는 나이프 블레이드나 원통형 블레이드일 수 있는 닥터블레이드를 사용한 조성물의 퇴적에 의해 실현될 수 있다. 상이한 양이온을 포함하는 형태 중 하나의 염료 기재의 중간층의 한 제조 방법은 바륨, 칼슘 또는 마그네슘 클로라이드 용액으로 형성된 층의 처리를 제공한다. 이 처리에 의해 리튬, 나트륨, 칼륨, 암모늄, 에탄올암모늄, 알킬암모늄, 바륨, 칼슘 또는 마그네슘 등의 양이온들을 동시에 포함하는 중간층을 제조할 수 있다.
중간층은 또한, 후술하는 투과율 조절 방법에 적절하게 적용되기 위하여 용매, 예를 들면, 고비점의 유기 용매 등을 추가로 포함할 수 있다.
본 출원은 또한 상기 편광 소자에서 편광자와 기재층의 상대적 위치를 상기 편광자의 광 흡수축과 수직 또는 수평한 방향으로 이동시키는 것을 포함하는 편광 소자의 투과율 조절 방법에 대한 것이다.
즉, 상기 상대적인 위치의 이동을 통해 전단력이 인가되면, 중간층에 존재하는 액방성 액정이 그 전단력에 의해 배열되면서, 그 배열 형태에 따라서 투과율이 조절될 수 있다.
예를 들어, 상기 상대적 위치의 이동을 통해 상기 편광자의 흡수추고가 같은 방향으로 전단력을 인가하면, 도 2에 나타난 바와 같은 투과 모드가 구현되고, 상기 흡수축과 수직한 방향으로 전단력을 인가하면 도 3에 나타난 바와 같은 차단 모두가 구현될 수 있다.
1: 편광자
2: 중간층
3: 기재층

Claims (9)

  1. 편광자; 상기 편광자와 대향 배치되어 있는 기재층 및 상기 편광자와 기판의 사이에 존재하며 액방성 액정을 포함하는 중간층을 포함하는 편광 소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 편광자는 선형 편광자인 편광 소자.
  3. 제 1 항에 있어서, 액방성 액정은, 액방성 액정상을 형성할 수 있는 이색성 염료인 편광 소자.
  4. 제 3 항에 있어서, 이색성 염료의 광학 전이 쌍극자 모멘트 또는 상기 모멘트의 중간층 평면으로의 투영은 편광자의 흡수축과 평행 또는 수직인 편광 소자.
  5. 제 3 항에 있어서, 이색성 염료는 하기 화학식 1로 표시되는 편광 소자:
    [화학식 1]
    Figure pat00003

    상기 화학식 1에서 Q는 염료의 발색단 시스템이고, A는 단일 결합, 탄소수 1 내지 12의 알킬렌기 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬리덴기, -SO2NH-T-, -SO2-T-, -CONH-T-, -CO-T-, -O-T-, -S-T- 또는 -NH-T-이며, 상기에서 T는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기 또는 알킬리덴기이고, R은 염 형태의 잔기이며, n은 Q에 결합된 A-R기의 수로서 1 내지 10이다.
  6. 제 5 항에 있어서, 염 형태의 잔기 R은, -SO3 -M+ 또는 COO-M+이고, 상기에서 M+은 무기 양이온인 편광 소자.
  7. 제 3 항에 있어서, 이색성 염료는 하기 화학식 2로 표시되는 편광 소자:
    [화학식 2]
    Figure pat00004

    상기 화학식 2에서 -U-는, -N＝N- 또는 -O-(CH2)-(CHOH)-(CH2)-O-이고, X는, 각각 독립적으로 탄소수 6 내지 18의 아릴기 또는 고리 구성 원자가 6 내지 18개인 헤테로아릴기이며, R은 염 형태의 잔기이고, R1은 히드록시기, 탄소수 1 내지 12의 알콕시기, 탄소수 1 내지 12의 할로알킬기, 옥소기 또는 -N=N-Ph를 나타내고, 상기에서 Ph는 탄소수 1 내지 12의 알콕시기로 치환되어 있거나, 또는 비치환된 페닐기이며, l 및 m은 X에 치환된 R의 수로서 각각 독립적으로 1 또는 2를 나타내고, p 및 q는 X에 치환된 R1의 수로서 각각 독립적으로 0 내지 2의 수를 나타낸다.
  8. 제 1 항에 있어서, 중간층은 용매를 추가로 포함하는 편광 소자.
  9. 제 1 항의 편광 소자에서 편광자와 기재층의 상대적 위치를 상기 편광자의 광 흡수축과 수직 또는 수평한 방향으로 이동시키는 것을 포함하는 편광 소자의 투과율 조절 방법.
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