KR20150140436A - 역파장 분산 필름용 조성물 및 이에 의한 역파장 분산 필름 - Google Patents

역파장 분산 필름용 조성물 및 이에 의한 역파장 분산 필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정과 광경화성 고분자의 자기조립 배열에 따라 역파장 분산 특성을 제공하는 역파장 분산 필름용 조성물 및 이에 의한 역파장 분산 필름에 관한 것이다.
본 발명에 의해 제조된 필름은 역파장 특성을 가지므로 단일층으로 사용하여도 OLED의 반사방지 기능이나 LDD의 위상차 보상에 사용될 수 있다.
본 발명의 역파장 분산 필름은 단일층으로 OLED 반사방지 필름을 제조할 수 있으므로 종래 이중층(double layer)의 반사방지 필름에 비해 소자의 두께를 현저히 감소시킬 수 있다.
본 발명의 필름 제조방법은 역파장 특성을 가지는 고분자를 별도로 합성할 필요없이 액정과 고분자의 자기조립 특성을 활용해 간단한 방법으로 역파장 분산 특성을 구현할 수 있다. 따라서, 본 발명의 역파장 분산 필름이나 그 제조방법은 종래 방법에 비해 경제적이면서도 대량 생산이 용이하다.

Description

역파장 분산 필름용 조성물 및 이에 의한 역파장 분산 필름{Composition for negative dispersion film and negative dispersion film using the same}
본 발명은 역파장 분산 필름용 조성물 및 이에 의한 역파장 분산 필름에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 액정과 광경화성 고분자의 자기조립 배열에 따라 역파장 분산 특성을 제공하는 역파장 분산 필름용 조성물 및 이에 의한 역파장 분산 필름에 관한 것이다.
LCD 보상필름, OLED 반사방지필름에 사용되는 위상차필름은 종래에는 정파장 분산 특성을 갖는 재료가 사용되었으나, 최근 역파장 분산 특성을 갖는 재료가 연구되고 있다. 역파장 분산 특성을 갖는 위상차 필름은, 파장에 대한 위상차 특성을 동등하게 얻을 수 있다. 이를 LCD 보상필름에 적용할 시 파장 별 보상 특성을 동등하게 할 수 있으며, OLED에 적용할 시 반사율을 낮추는데 유리하다.
OLED의 경우 Metal 전극으로부터 반사되는 외부광이 화상에 미치는 영향이 커서 반사방지 성능의 부유가 필수적인데, 현재, 반사방지를 위해 선편광필름과 λ/4 위상차필름을 적층한 원편광필름을 투명전극 바깥에 부착하는 방식이 사용되고 있다. 현재 상용화된 원편광필름에 사용되는 λ/4 위상차필름은 정파장 분산 특성을 나타내는 연신필름 또는 반응성 메조겐 층을 이층으로 적층하는 Double 방식이 사용되고 있다. 그러나, 연신필름 doouble(이중층) 방식은 얇은 두께로 제작하기 힘들어 박막화나 유연성을 높이기 힘들고, 반응성 메조겐 double(이중층) 방식은 각 필름층에 분산된 반응성 메조겐이 다른 층 필름에 사용된 용매에 대해 내용매성이 요구되는 어려운 점이 있다.
최근에는 모바일 기기의 소형화, 박형화, 유연화가 더욱 요구되고 있고, doouble(이중층) 방식의 문제점들을 해소하고자 단일층 방식의 개발이 시급한 실정이다.
US 8252389호에는 음의 분산도를 갖는 메소겐 이량체 및 이를 포함하는 단일층 필름이 개시된다. 상기 등록특허는 음의 분산 특성(역파장 분산 특성)을 가지도록 화합물을 분자단위에서 합성하였다. 그러나 상기 등록특허는 화합물의 합성이 복잡하고, 특히 상기 화합물을 원하는 구조로 정렬시키기 어려워 상용성이 떨어지는 문제가 있다.
본 발명은 doouble(이중층) 방식에서 제기된 문제점을 해소하고 모바일 기기의 소형화, 박막화, 유연화에 더욱 부합되는 보상필름 또는 반사방지필름 용 위상차필름을 제공하는 것이다.
본 발명은 복잡한 화합물의 합성 과정을 거치지 않고도 역파장 분산 특성을 구현하는 새로운 조성물과 필름을 제공하는 것이다.
본 발명은 액정분자와 광경화성 고분자의 자기조립 과정을 통해 역파장 분산 특성을 갖는 위상차필름을 제공하는 것이다.
본 발명은 단일층의 OLED 반사방지 필름, LCD 보상 필름에 사용될 수 있는 필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 양상은 호스트 액정 및 광경화성 모노머를 포함하고, 상기 호스트 액정이 광경화성 고분자에 비해 단파장을 흡수하는 역파장 분산 필름용 조성물에 관계한다.
본 발명은 상기 조성물을 코팅하고 경화 반응시켜 역파장 분산 필름을 제조하는 방법에 관계한다.
본 발명은 일정 방향과 간격으로 배향된 복수개의 호스트 액정으로 이루어진 복수개의 레이어 ; 및 상기 레이어 사이에 위치하여 경화된 광경화성 고분자를 포함하고, 상기 호스트 액정이 광경화성 고분자에 비해 단파장을 흡수하는 것을 역파장 분산 필름에 관계한다.
본 발명에 의해 제조된 필름은 역파장 특성을 가지므로 단일층으로 사용하여도 OLED의 반사방지 기능이나 LCD의 위상차 보상에 사용될 수 있다.
본 발명의 역파장 분산 필름은 단일층으로 OLED 반사방지 필름을 제조할 수 있으므로 종래 이중층(double layer)의 반사방지 필름에 비해 소자의 두께를 현저히 감소시킬 수 있다.
본 발명의 필름 제조방법은 역파장 특성을 가지는 고분자를 별도로 합성할 필요없이 액정과 고분자의 자기조립 특성을 활용해 간단한 방법으로 역파장 분산 특성을 구현할 수 있다. 따라서, 본 발명의 역파장 분산 필름이나 그 제조방법은 종래 방법에 비해 경제적이면서도 대량 생산이 용이하다.
도 1은 정파장 분산(또는 포지티브 광학 분산도)과 역파장 분산(또는 네거티브 광학 분산도)의 특성을 파장에 따른 Retardation 및 Phase retardation으로 나타낸 그래프이다.
도 2는 정파장 분산과 역파장 분산의 특성을 갖는 위상차필름을 사용하여 OLED 반사방지필름 제작 시 반사율 특성을 보여주는 그래프이다.
도 3은 본 발명에서 제조된 역파장 분산 필름의 개념도를 나타낸다.
도 4는 실시예 1의 필름에 대해 파장에 따른 Retardation 값을 측정한 것이다.
도 5는 비교예 1의 필름에 대해 파장과 Retardation 값을 측정한 것이다.
도 6은 실시예 1 내지 실시예 6, 비교예 1 에 사용한 호스트 액정 (FELIX018-100)과 모노머 (Triallyl, HDDA)의 빛의 파장에 대한 흡수율을 나타낸다.
도 7은 실시예 1 내지 비교예 1의 필름에 대한 XRD 측정 데이터를 나타낸다.
도 8은 실시예 1의 필름에 대한 IR dichroism 측정 데이터를 나타낸다.
도 9는 실시예 2에서 제조된 필름의 파장에 따른 Retardation 값을 측정한 데이터를 나타낸다.
도 10은 실시예 3에서 제조된 필름의 파장에 따른 Retardation 값을 측정한 데이터를 나타낸다.
도 11은 실시예 3에서 제조된 필름의 XRD 데이터를 나타낸다.
도 12는 실시예 4에서 제조된 필름의 파장에 따른 Retardation 값을 측정한 데이터를 나타낸다.
도 13은 실시예 4에서 제조된 필름의 XRD 데이터를 나타낸다.
도 14는 실시예 5에서 제조된 필름의 파장에 따른 Retardation 값을 측정한 데이터를 나타낸다.
도 15는 실시예 6에서 제조된 필름의 파장에 따른 Retardation 값을 측정한 데이터를 나타낸다.
도 16은 실시예 6 내지 7, 비교예 2에 사용한 호스트 액정 (FELIX015-100)과 모노머 (Triallyl, HDDA)의 빛의 파장에 대한 흡수율을 나타낸다.
도 17은 실시예 6 내지 비교예 2에서 제조된 필름의 XRD 데이터를 나타낸다.
도 18은 실시예 6에서 제조된 필름에 대한 IR dichroism 측정 데이터를 나타낸다. 호스트 액정은 1600 cm-1 파장의 IR을 흡수하며, 0도-180도 방향 (화살표 표시)인 레이어 수직 방향에서 가장 강한 흡수를 나타낸다.
도 19는 실시예 7에서 제조된 필름의 파장에 따른 Retardation 값을 측정한 데이터를 나타낸다.
본 발명은 하기의 설명에 의하여 모두 달성될 수 있다. 하기의 설명은 본 발명의 바람직한 구체예를 기술하는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
액정의 복굴절률은 분극성의 이방성에 따라 변한다. 분극성은 원자 또는 분자 내에서의 전자 분포가 뒤틀릴 수 있는 용이성을 의미한다. 분극성은 전자의 수가 많을수록, 확산 전자 구름이 많을수록 증가한다.
소정 파장 λ에서 액정 또는 복굴절 물질의 Retardation은 하기 수학식 1에 따라, 상기 파장에서의 복굴절률 Δn 및 층 두께 d의 곱으로서 정의되며 Phase retardation은 Retardation 값과 2π/λ의 곱으로 정의된다.
[수학식 1]
Retardation=Δnd
복굴절률(Δn) = ne - no
Phase retardation=2π/λ×Δnd
빛의 편광방향에 관계없이 일정한 속력을 갖는 방향의 굴절률을 no, 편광방향에 따라 다른 속력을 갖는 방향의 굴절률을 ne라고 정의한다.
도 1은 정파장 분산(또는 포지티브 광학 분산도)과 역파장 분산(또는 네거티브 광학 분산도)의 특성을 파장에 따른 Retardation 및 Phase retardation 값으로 나타내었다.
도 1을 참고하면, 정파장 분산 특성은 파장이 길어질수록 Retardation이 감소하고, 반대로 역파장 분산 특성은 파장이 길어질수록 Retardation이 증가한다.
도 2는 정파장 분산과 역파장 분산의 특성을 갖는 λ/4 위상차필름을 사용하여 제작한 OLED 반사방지필름의 반사율 특성을 나타낸 결과이다. 정파장 분산 재료는 단파장 (450 nm)와 장파장 (650 nm)의 빛에 대하여 빛샘이 발생하는 반면, 역파장 분산 재료는 파장에 관계없이 일정하게 낮은 반사율을 나타낸다. OLED의 반사방지 필름이나 LCD 보상필름에 정파장 분산 특성보다 역파장 분산 특성을 갖는 위상차필름을 사용하는 것이 훨씬 유리함을 알 수 있다.
본 발명의 역파장 분산 필름용 조성물은 호스트 액정 및 광경화성 모노머를 포함한다.
상기 호스트 액정은 스멕틱 액정일 수 있다. 상기 스멕틱 액정은 층상 구조를 가지는 액정 상을 의미하는데, 즉, 스멕틱 액정은 네마틱 액정에 비하여 배열이 더 규칙적이고 층상 구조를 이루고 있다(이 층을 레이어라고 함). 스멕틱 액정 상은 방향 질서뿐 아니라 위치 질서도 함꼐 가지고 있으며, 즉, 이 액정 분자들은 스스로 레이어를 만들려고 하는 경향을 가지고 있다.
본 발명에 사용가능한 스멕틱 액정은 액정 분자들이 스스로 레이어를 형성하는 공지된 스멕틱 액정을 사용할 수 있다. 본 발명에 사용할 수 있는 상기 호스트 액정으로는 스메틱 B상, 스메틱 D상, 스메틱 E상, 스메틱 F상, 스메틱 G상, 스메틱 H상, 스메틱 I상, 스메틱 J상, 스메틱 K상 및 스메틱 L상을 들 수 있으며, 바람직하게는 스멕틱 A, 스멕틱 C, 스멕틱 CA 상을 사용할 수 있다.
본 발명에서, 상기 액정은 메조겐 화합물을 포함하는 용어로 사용한다.
상기 호스트 액정은 반응성 메조겐을 사용할 수 있다. 상기 반응성 메조겐은 중합성 메조겐 또는 중합성 액정 화합물을 나타낸다. 좀 더 구체적으로, 본 발명의 호스트 액정은 반응기를 하나 이상 가지는 중합성의 스멕틱 액정을 사용할 수 있다.
본 발명에 사용되는 상기 호스트 액정은 광경화성 고분자에 비해 단파장을 흡수한다. 상기 호스트 액정은 10~400nm, 바람직하게는 100~400nm 파장대의 광을 흡수하고, 상기 광경화성 모노머는 100~430nm, 바람직하게는 200~430nm 파장대의 광을 흡수할 수 있다.
상기 호스트 액정은 정파장 분산(positive dispersion) 특성을 가질 수 있다.
상기 광경화성 모노머는 필름형성 시 상기 호스트 액정이 층상으로 배열된 레이어와 레이어 사이에 위치될 수 있어야 하고, 일부 모노머 분자들이 레이어 내부 액정들 사이에도 위치되어도 무방하다.
앞에서, 상술한 바와 같이, 상기 광경화성 모노머는 상기 호스트 액정에 비해 장파장을 흡수하고, 바람직하게는 200~430nm 파장대의 광을 흡수할 수 있다.
상기 광경화성 모노머는 방향족 구조를 가질 수도 있으며, 또한, 선형의 탄화수소 화합물일 수 있다. 두 개 이상의 광경화성 모노머를 동시에 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 광경화성 모노머는 하기 반응기를 갖는 탄소수 1~20의 탄화수소 화합물이거나, 또는 하기 반응기를 갖는 탄소수 6~20인 방향족 또는 헤테로 방향족 화합물일 수 있다.
상기 광경화성 모노머는 하기 화학식 1의 반응기(Funtional group)를 하나 이상 가질 수 있다.
Figure pat00001
상기 광경화성 모노머는 티올 화합물, 예를 들면 일작용성 티올(예컨대, 도데칸 티올) 또는 다작용성 티올(예컨대, 트라이메틸프로판 트라이(3-머캅토프로피오네이트)을 사용할 수 있으며, 또한, Triallyl(triallyl-1,3,5-triazine-2,4,6(1h,3h,5h)-trione), HDDA(Hexanediol diacrylate), HDTH(Hexanedithiol), IC(Irgacure) 또는 IBM(Isobornylmethacrylate)를 사용할 수 있다.
상기 조성물은 상기 호스트 액정 100중량부에 대해 상기 광경화성 모노머 0.1~80중량부, 바람직하게는 1~70중량부, 가장 바람직하게는 2~60중량부를 포함할 수 있다.
상기 조성물은 호스트 액정, 광경화성 모노머와 중합개시제 및 용제를 함유할 수 있다.
상기 용제는 N-메틸피롤리돈(NMP), 사이클로헥산, 사이클로헥사논, 아세톤, 메틸에틸케톤, 에탄올, 메탄올, 메틸알코올, 이소프로필 알코올, 톨루엔 등을 사용할 수 있다.
상기 광중합개시제는 공지된 화합물을 사용할 수 있으며, 예를 들면, 벤조인 화합물, 벤조페논 화합물, 알킬페논 화합물, 아실포스핀옥사이드 화합물, 트리아진 화합물, 요오드늄염 및 술포늄염 등이 있다.
본 발명의 역파장 분산필름은 상기 조성물을 코팅하고 광경화 반응시켜 제조할 수 있다.
먼저, 기판 위에 배향막을 코팅하여 경화시킨 후 상기 조성물을 코팅 및 경화시킬 수 있다. 상기 배향막은 공지된 러빙법 및 광배향법을 이용하여 형성할 수 있다.
상기 조성물을 배향막상에 코팅한 후 용제를 증발시켜 제거한 후 UV 조사하여 필름을 형성한다.
상기 조성물을 코팅하면 상기 광경화성 모노머가 상기 호스트 액정의 레이어와 레이어 사이에 위치하고 레이어 평면에 평행하게 정렬하게 된다. 액정-액정 간의 친화력에 비해 액정-모노머의 친화력이 약하기 때문에 레이어 사이 공간으로 분리된다.
다른 양상에서, 본 발명은 역파장 분산필름에 관계한다.
도 3은 본 발명에서 제조된 역파장 분산 필름의 개념도를 나타낸다. 도 3을 참고하면, 본 발명의 역파장 분산필름은 레이어(layer)(10) 및 이들 사이에 위치하고 필름의 바인더를 형성하는 고분자(20)를 포함한다.
레이어와 레이어 사이의 빈 공간에 모노머가 보다 많이 배열되어 중합되므로 고분자는 수직방향성이 상대적으로 크고, 반면 액정은 도 3과 같이 수평방향성(층상)을 나타내도록 위치하는 것이 바람직하다. 또한, 고분자는 배열방향과 관계없이 액정에 비해 장파장을 흡수하는 것이 바람직하다.
상기 레이어(10)들은 일정 방향과 간격으로 배향된 복수개의 호스트 액정(1)으로 이루어진다. 상기 호스트 액정(1)은 층상 구조의 스멕틱 액정을 사용한다.
상기 레이어는 1~3nm의 폭을 가지지만 여기에 제한되는 것은 아니다.
상기 호스트 액정이 광경화성 고분자에 비해 단파장을 흡수한다. 바람직하게는 상기 호스트 액정은 100~400nm 파장대의 광을 흡수하고, 상기 광경화성 고분자는 200~430nm 파장대의 광을 흡수한다.
도 3을 참고하면, 상기 고분자(20)는 선형 및 방향족의 고분자가 상기 레이어 사이에 위치하여 경화되어 필름의 바인더를 형성한다.
즉, 상기 고분자는 이를 형성하는 모노머가 상기 호스트 액정의 레이어와 레이어 사이 공간에, 즉, 레이어 평면에 평행하게 정렬하여 경화된다.
상기 고분자는 액정 단축 방향에서 광을 강하게 흡수하고, 상기 호스트 액정은 액정 장축 방향에서 광을 강하게 흡수한다.
상기 고분자는 앞에서 상술한 바와 같이 하나 이상의 반응기를 가지는 선형의 모노머, 하나 이상의 반응기를 갖는 방향족 모노머들이 서로 중합되어 형성될 수 있다. 또한, 중합성의 스멕틱 액정을 사용한 경우, 상기 고분자와 호스트 액정 사이에도 반응기가 결합될 수 있다.
상기 역파장 분산 필름의 두께는 0.01~100 micro meter 일 수 있다.
상기 고분자(20)는 레이어 내의 액정과 액정 사이에도 위치하여 경화될 수 있다.
상기 호스트 액정은 정파장 분산(positive dispersion) 특성을 가지지만, 호스트 액정과 이들 사이에 개재된 고분자에 의해 제조된 본 발명의 필름은 역파장 분산 특성을 갖는다.
본 발명의 역파장 분산 필름은 정파장 특성의 호스트 액정과 호스트 액정보다 장파장을 흡수하는 고분자를 포함한다.
도 3을 참고하면, 액정 분자의 장축 방향, 다시 말해 액정 레이어에 수직한 방향이 ne가 된다. 액정 분자의 단축 방향, 다시 말해 액정 레이어에 평행한 방향이 no가 된다. 필름에 입사되어 ne 방향으로 편광된 빛은 100~300 nm의 단파장 영역을 흡수하는 액정에 의해 흡수되고, no 방향으로 편광된 빛은 300~430 nm의 장파장 영역을 흡수하는 고분자에 의해 흡수된다.
좀 더 구체적으로, 흡수 파장은 ne 또는 no 각각이 가시광선 영역에서 급격하게 감소하느냐, 완만하게 감소하느냐에 영향을 준다. 다시 말해, ne 방향에서 분자가 250 nm를 흡수하면, 250 nm 흡수파장 바로 근처에서는 ne가 급격하게 감소하고, 250 nm 흡수파장으로부터 멀어질수록 완만하게 감소된다. 즉 흡수가 일어나는 파장에서는 굴절률이 극대가 된다. 한편, no 방향에서 분자가 365 nm를 흡수하면, 365 nm 근처에서는 no가 급격히 감소하고, 365 nm에서 멀어질수록 완만하게 감소하게 된다. 결과적으로 가시광선 영역대 (450~650 nm)에서는 ne는 완만하게 감소하고, no는 급격하게 감소하게 되므로, 본 발명의 필름은 파장이 길어질수록 복굴절 (ne-no)이 증가하는 역파장 분산특성이 나타나게 된다.
다른 양상에서, 본 발명은 상기 역파장 분산 필름을 포함하는 광학 소자에 관계한다.
상기 역파장 분산 필름은 OLED 디스플레이의 반사방지 필름에 사용될 수 있으며, 또한, LCD의 보상 필름, 3D TV용 편광 안경 등에 사용될 수 있다.
실시예 1
TAC 기재필름 위에 폴리이미드를 coating하고 건조시킨 후 rubbing하여 배향막을 제조하였다. 스멕틱 액정으로 FELIX018-100(Clariant사) 58wt%, 광경화성 모노머 42wt%(Triallyl(triallyl-1,3,5-triazine-2,4,6(1h,3h,5h)-trione) 47% + HDDA(Hexanediol diacrylate) 53% + IC(Irgacure651)5%)를 100도에서 혼합하였다. 상기 혼합물과 사이클로헥산을 3:7의 (중량)비율로 혼합하여 역파장 분산 필름용 조성물을 제조하였다. 이어서, 폴리이미드 배향막 상에 상기 조성물을 코팅하였다. 이후 60도에서 3 min간 용매를 건조시킨 후 10 mW/cm2의 UV를 3 min 동안 조사하여 경화시켜 필름을 수득하였다.
비교예 1
광경화성 모노머를 사용하지 않고 스멕틱 액정(FELIX018-100(Clariant사))만을 사이클로헥산에 혼합하여 배향막 상에 코팅하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 필름을 수득하였다.
실시예 2
스멕틱 액정으로 FELIX018-100(Clariant사) 66wt%, 광경화성 모노머 34wt%(Triallyl(triallyl-1,3,5-triazine-2,4,6(1h,3h,5h)-trione) 47% + HDDA(Hexanediol diacrylate) 53% + IC(Irgacure651)5%)를 혼합하는 것을 제외하고 실시예 2와 동일하게 수행하여 필름을 수득하였다.
실시예 3
스멕틱 액정으로 FELIX018-100(Clariant사) 70wt%, 광경화성 모노머 30wt%(IBM(Isobornylmethacrylate) 88.4% + HDDA(Hexanediol diacrylate) 4.65% + IC(Irgacure651)7%)를 혼합하는 것을 제외하고 실시예 2와 동일하게 수행하여 필름을 수득하였다.
실시예 4
스멕틱 액정으로 FELIX018-100(Clariant사) 65wt%, 광경화성 모노머 35wt%(HDTH(Hexanedithiol) 61% + Triallyl 34% + IC(Irgacure651)5%)를 혼합하는 것을 제외하고 실시예 2와 동일하게 수행하여 필름을 수득하였다.
실시예 5
스멕틱 액정으로 FELIX018-100(Clariant사) 63wt%, 광경화성 모노머 37wt%(Triepoxy(Tris(2,3-epoxypropyl)Isocyanurate) 63% + HDDA(Hexanediol diacrylate) 32% + IC(Irgacure651) 5%)를 혼합하는 것을 제외하고 실시예 2와 동일하게 수행하여 필름을 수득하였다.
실시예 6
스멕틱 액정으로 FELIX015-100(Clariant사) 70wt%, 광경화성 모노머 30wt%(IBM(Isobornylmethacrylate) 88.4% + HDDA(Hexanediol diacrylate) 4.65% + IC(Irgacure651)7%)를 혼합하는 것을 제외하고 실시예 2와 동일하게 수행하여 필름을 수득하였다.
비교예 2
광경화성 모노머를 사용하지 않고 스멕틱 액정(FELIX015-100(Clariant사))만을 사이클로헥산에 혼합하여 배향막 상에 코팅하는 것을 제외하고 실시예 2와 동일하게 필름을 수득하였다.
실시예 7
스멕틱 액정으로 FELIX015-100(Clariant사) 66wt%, 광경화성 모노머 34wt%(Triallyl(triallyl-1,3,5-triazine-2,4,6(1h,3h,5h)-trione) 47% + HDDA(Hexanediol diacrylate) 53% + IC(Irgacure651)5%)를 혼합하는 것을 제외하고 실시예 2와 동일하게 수행하여 필름을 수득하였다.
도 4는 실시예 1의 필름에 대해 파장에 따른 Retardation 값을 측정한 데이터이고, 도 5는 비교예 1의 필름에 대해 파장에 따른 Retardation 값을 측정한 데이터이다. 도 4 및 도 5를 참고하면, 비교예 1의 필름은 파장이 길어질수록 Retardation이 감소하는 정파장 특성을 보여주고, 실시예 1은 파장이 길어질수록 Retardation이 증가하는 역파장 특성을 나타냄을 확인할 수 있다.
도 6은 실시예 1 내지 실시예 6, 비교예 1 에 사용한 호스트 액정 (FELIX018-100)과 모노머 (Triallyl, HDDA)의 빛의 파장에 대한 흡수율을 나타낸다. 호스트 액정은 가시광선 영역에서 멀리 떨어진 300 nm 근처 내지 그 이하의 단파장 영역에서 강한 흡수를 나타내는 반면, 모노머는 호스트 액정에 비해 장파장 영역에서 강한 흡수를 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 7은 실시예 1 내지 비교예 1의 필름에 대한 XRD 측정 데이터를 나타낸다. XRD data는 반복되는 최소 구조의 길이를 검출하는 자료로서, Bragg condition d=nλ/(2sinθ)에 의해 Resonance가 일어나는 각도 θ가 작을수록 반복되는 최소 구조의 길이 d가 길어짐을 의미한다. 도 7에서 호스트 액정(FELIX018-100)만 있을 때와 비교하여 호스트 액정과 모노머를 혼합한 경우 보다 작은 X-ray scattering angle (2θ)에서 Resonance peak을 나타내는 것을 확인할 수 있다. d 값으로 변환하면 호스트 액정만 있을 때 25.2 angstrom이지만 호스트 액정과 모노머를 혼합한 경우는 26.1 anstrom를 나타낸다. 호스트 액정과 모노머를 혼합한 경우 모노머가 호스트 액정의 레이어와 레이어 사이 공간에 위치하면서 반복되는 최소 구조의 길이가 길어지게 된다. 도 7에 의해 모노머가 호스트 액정의 레이어와 레이어 사이 공간에 위치함을 확인할 수 있다.
도 8은 실시예 1의 필름에 대한 IR dichroism 측정 데이터를 나타낸다. IR dichroism은 분자들의 정렬 방향을 검출하는 자료로서, IR의 편광방향이 분자의 화학결합 방향과 평행할 때 가장 강한 흡수를 나타내는 사실을 이용하여 분자의 평면 내 정렬 방향을 확인할 수 있다. 도 8에서 호스트 액정은 1600 cm-1 파장의 IR을 흡수하며, 0도-180도 방향 (화살표 표시)인 레이어 수직 방향에서 가장 강한 흡수를 나타낸다. 반면, 1520 cm-1는 모노머에 의한 흡수이며, 호스트 액정에 대해 수직인 90도-270도 레이어 평행 방향에서 가장 강한 흡수를 나타낸다. 도 8의 결과는 레이어 평면에 대해 평행하게 정렬해 있음을 나타낸다.
실시예 1의 결과에 대하여 도 7 내지 도 8의 측정 결과를 종합하면 도 3에 제시한 바와 같이 모노머들은 호스트 액정의 레이어와 레이어 사이에 위치하며, 특히 레이어 사이에서 레이어에 평행한 방향으로 정렬해 있음을 확인할 수 있다. 또한 도 6의 결과를 통해 호스트 액정 분자의 정렬 방향과 같은 레이어에 수직한 방향에서는 단파장의 빛을 흡수하며, 모노머가 위치한 레이어에 평행한 방향에서는 호스트 액정에 비해 장파장의 빛을 흡수하게 됨을 확인할 수 있다. 이 경우 파장이 길어질수록 Retardation이 증가하는 역파장 분산 특성이 나타남을 확인할 수 있다.
반면 비교예 1의 경우 호스트 액정만이 존재하는 경우에는 레이어에 평행한 방향에서 장파장의 빛의 흡수가 일어날 수 없고, 그 결과 파장이 길어질수록 Retardation이 감소하는 정파장 분산 특성이 나타남을 확인할 수 있다.
도 9는 실시예 2에서 제조된 필름의 파장에 따른 Retardation 값을 측정한 데이터를 나타낸다. 모노머가 30 wt%일 때에도 파장이 길어질수록 Retardation이 증가하는 역파장 특성을 나타냄을 확인할 수 있다.
도 10은 실시예 3에서 제조된 필름의 파장에 따른 Retardation 값을 측정한 데이터를 나타낸다. 모노머의 종류가 변경되어도 파장이 길어질수록 Retardation이 증가하는 역파장 특성을 나타냄을 확인할 수 있다.
도 11은 실시예 3에서 제조된 필름의 XRD 데이터를 나타낸다. 모노머의 종류가 바뀌더라도 호스트 액정(FELIX018-100)만 있을 때와 비교하여 호스트 액정과 모노머를 혼합한 경우 보다 작은 X-ray scattering angle (2θ)에서 Resonance peak을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 도 11에 의해 모노머의 종류가 바뀌더라도 모노머가 호스트 액정의 레이어와 레이어 사이 공간에 위치함을 확인할 수 있다.
도 12는 실시예 4에서 제조된 필름의 파장에 따른 Retardation 값을 측정한 데이터를 나타낸다. 모노머의 종류가 변경되어도 파장이 길어질수록 Retardation이 증가하는 역파장 특성을 나타냄을 확인할 수 있다.
도 13은 실시예 4에서 제조된 필름의 XRD 데이터를 나타낸다. 모노머의 종류가 바뀌더라도 호스트 액정(FELIX018-100)만 있을 때와 비교하여 호스트 액정과 모노머를 혼합한 경우 보다 작은 X-ray scattering angle (2θ)에서 Resonance peak을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 도 11에 의해 모노머의 종류가 바뀌더라도 모노머가 호스트 액정의 레이어와 레이어 사이 공간에 위치함을 확인할 수 있다.
도 14는 실시예 5에서 제조된 필름의 파장에 따른 Retardation 값을 측정한 데이터를 나타낸다. 모노머의 종류가 변경되어도 파장이 길어질수록 Retardation이 증가하는 역파장 특성을 나타냄을 확인할 수 있다.
도 15는 실시예 6에서 제조된 필름의 파장에 따른 Retardation 값을 측정한 데이터를 나타낸다. 호스트 액정의 종류가 변경되어도 파장이 길어질수록 Retardation이 증가하는 역파장 특성을 나타냄을 확인할 수 있다.
도 16은 실시예 6 내지 7, 비교예 2에 사용한 호스트 액정 (FELIX015-100)과 모노머 (Triallyl, HDDA)의 빛의 파장에 대한 흡수율을 나타낸다. 호스트 액정은 가시광선 영역에서 멀리 떨어진 300 nm 근처 내지 그 이하의 단파장 영역에서 강한 흡수를 나타내는 반면, 모노머는 호스트 액정에 비해 장파장 영역에서 강한 흡수를 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 17은 실시예 6 내지 비교예 2에서 제조된 필름의 XRD 데이터를 나타낸다. 모노머의 종류가 바뀌더라도 호스트 액정(FELIX018-100)만 있을 때와 비교하여 호스트 액정과 모노머를 혼합한 경우 보다 작은 X-ray scattering angle (2θ)에서 Resonance peak을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 도 11에 의해 모노머의 종류가 바뀌더라도 모노머가 호스트 액정의 레이어와 레이어 사이 공간에 위치함을 확인할 수 있다.
도 18은 실시예 6에서 제조된 필름에 대한 IR dichroism 측정 데이터를 나타낸다. 호스트 액정은 1600 cm-1 파장의 IR을 흡수하며, 0도-180도 방향 (화살표 표시)인 레이어 수직 방향에서 가장 강한 흡수를 나타낸다. 반면, 1520 cm-1는 모노머에 의한 흡수이며, 호스트 액정에 대해 수직인 90도-270도 레이어 평행 방향에서 가장 강한 흡수를 나타낸다. 도 8의 결과는 레이어 평면에 대해 평행하게 정렬해 있음을 나타낸다.
실시예 6의 결과에 대하여 도 17 내지 18의 측정 결과를 종합하면 호스트 액정의 종류와 모노머의 종류가 변경되어도 도 3에 제시한 바와 같이 모노머들은 호스트 액정의 레이어와 레이어 사이에 위치하며, 특히 레이어 사이에서 레이어에 평행한 방향으로 정렬해 있음을 확인할 수 있다. 또한 도 16의 결과를 통해 호스트 액정 분자의 정렬 방향과 같은 레이어에 수직한 방향에서는 단파장의 빛을 흡수하며, 모노머가 위치한 레이어에 평행한 방향에서는 호스트 액정에 비해 장파장의 빛을 흡수하게 됨을 확인할 수 있다. 이 경우 파장이 길어질수록 Retardation이 증가하는 역파장 분산 특성이 나타남을 확인할 수 있다.
반면 비교예 2의 경우 호스트 액정만이 존재하는 경우에는 레이어에 평행한 방향에서 장파장의 빛의 흡수가 일어날 수 없고, 그 결과 파장이 길어질수록 Retardation이 감소하는 정파장 분산 특성이 나타남을 확인할 수 있다.
도 19는 실시예 7에서 제조된 필름의 파장에 따른 Retardation 값을 측정한 데이터를 나타낸다. 실시예 1과 비교하면, 호스트 액정 및 모노머의 종류가 모두 변경되어도 파장이 길어질수록 Retardation이 증가하는 역파장 특성을 나타냄을 확인할 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
1 : 호스트 액정
10 : 레이어
20 : 고분자

Claims (19)

  1. 호스트 액정 및 광경화성 모노머를 포함하고, 상기 호스트 액정이 광경화성 고분자에 비해 단파장을 흡수하는 역파장 분산 필름용 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 호스트 액정은 100~400nm 파장대의 광을 흡수하고, 상기 광경화성 모노머는 200~430nm 파장대의 광을 흡수하는 것을 특징으로 하는 역파장 분산 필름용 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 호스트 액정은 스멕틱 액정인 것을 특징으로 하는 역파장 분산 필름용 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 호스트 액정은 중합성 스멕틱 액정인 것을 특징으로 하는 역파장 분산 필름용 조성물.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 호스트 액정은 정파장 분산(positive dispersion) 특성을 가지는 것을 특징으로 하는 역파장 분산 필름용 조성물.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 광경화성 모노머는
    반응기를 갖는 탄소수 1~20의 탄화수소 화합물 ; 및 반응기를 갖는 탄소수 6~20인 방향족 또는 헤테로방향족 화합물 ; 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 역파장 분산 필름용 조성물.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 광경화성 모노머는 하기 화학식 1의 반응기(Funtional group)를 하나 이상 가지는 것을 특징으로 하는 역파장 분산 필름용 조성물.
    [화학식 1]
    Figure pat00002
  8. 제 1항에 있어서, 상기 조성물은 상기 호스트 액정 100중량부에 대해 상기 광경화성 모노머 2~60중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 역파장 분산 필름용 조성물.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 코팅하고 경화 반응시키는 것을 특징으로 하는 역파장 분산 필름 제조 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 기판 위에 배향막을 코팅하여 경화시킨 후 상기 조성물을 코팅 및 경화시키는 것을 특징으로 하는 역파장 분산 필름 제조 방법.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 조성물을 코팅하면 상기 광경화성 모노머가 상기 호스트 액정의 레이어와 레이어 사이에 위치하고, 레이어에 평행하게 정렬하는 것을 특징으로 하는 역파장 분산 필름 제조 방법.
  12. 일정 방향과 간격으로 배향된 복수개의 호스트 액정으로 이루어진 복수개의 레이어 ; 및 상기 레이어들 사이에 위치하여 경화된 광경화성 고분자를 포함하고, 상기 호스트 액정이 광경화성 고분자에 비해 단파장을 흡수하는 것을 특징으로 하는 역파장 분산 필름.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 호스트 액정은 100~400nm 파장대의 광을 흡수하고, 상기 광경화성 고분자 200~430nm 파장대의 광을 흡수하는 것을 특징으로 하는 역파장 분산 필름.
  14. 제 12항에 있어서, 상기 고분자는 이를 형성하는 모노머가 상기 호스트 액정의 레이어와 레이어 사이에 위치하고 레이어에 평행하게 정렬하여 경화된 것을 특징으로 하는 역파장 분산 필름.
  15. 제 12항에 있어서, 상기 고분자는 레이어와 평행한 방향에서 광을 강하게 흡수하고, 상기 호스트 액정은 액정 장축 방향에서 광을 강하게 흡수하는 것을 특징으로 하는 역파장 분산 필름.
  16. 제 12항에 있어서, 상기 호스트 액정은 스멕틱 액정인 것을 특징으로 하는 역파장 분산 필름.
  17. 제 12항에 있어서, 상기 호스트 액정은 정파장 분산(positive dispersion) 특성을 가지지만, 상기 필름은 역파장 분산 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 역파장 분산 필름.
  18. 제 12항에 있어서, 상기 역파장 분산 필름의 두께는 0.01~100㎛인 것을 특징으로 하는 역파장 분산 필름.
  19. 제 12항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 의한 역파장 분산필름을 포함하는 광학소자.
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