KR790001817B1

KR790001817B1 - 액정(液晶) 전기 광학 소자(素子)의 전극판의 제조방법

Info

Publication number: KR790001817B1
Application number: KR7401963A
Authority: KR
Inventors: 마사 지가 야구찌
Original assignee: 원본미기재; 다이닛뽕 도료 가부시기가이샤
Priority date: 1974-03-26
Filing date: 1974-03-26
Publication date: 1979-12-20

Abstract

내용 없음.

Description

액정(液晶) 전기 광학 소자(素子)의 전극판의 제조방법

제 1 도는 액정 전기 광학 소자의 단면 사시도 및 전기회로를 표시한다.

본 발명은 액정 전기 광학 소자(이하 단지 "소자"라 한다)의 전극판 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 표시면에 흐림을 생기게 하지 않는 소자를 얻는데 있다.

네마틱 액정(이하"N-액정"이라 한다)은 전장(電場), 자장(磁場), 초음파 등의 인가(印加)에 의한 광학적 특성의 변화를 이용하여 표시, 광변조 등에 사용할 수 있다는 것이 알려져 있다. 이것은 보통 50μ이하의 간격으로 대치하여 설치된 적어도 한쪽이 투명한 2매의 기판(基板)간에 n-액정을 협지시킨 것이며 전장, 자장, 초음파 등의 인가에 의한 분자배열의 변화를 광변조에 이용하는 것이다. 전장에 의하여 구동되는 광변조기는 기판으로서 유리 등의 지지판의 일면에 SnO₂, In₂O₃와 같은 투명전도성 박막 및 Al, Ti, Zr과 같은 광반사 도전성 박막을 설치한 전극판을 사용한다. 예컨대, 제 1 도는 n-액정 전기 광학소자의 단면사시도 및 전기회로를 표시한다. (1)은 n-액정 전기광학소자이며 스페이서(2)로 소정의 거리로 유지된 2매의 지지체(3)(4)에 액정물질 (5)을 보유한 구조로 되어 있다. 지지체(3), (4)는 내면에 도전성층(6), (7)을 가지고, 이 도전성층(6), (7)은 스윗치(8)을 개재하여 전원(9)에 접속되어 있다. 이도전성층(6), (7)은 적어도 한쪽이 투명하며 스윗치(8)의 개폐에 의하여 전기적으로 제어된다. 액정물질(5)의 광학적 성질의 변화는 외부에서 관찰할 수가 있다.

이와같은 광변조기는 전극판과 액정층과의 계면에서 흐림을 생기게 하고, 표시를 보기 어렵게 하는 결점이 있다. 이 원인은 여러가지 경우가 생각된다. 그중 하나는 전극판의 표면상태가 액정분자의 분자축의 배향에 미치는 영향이 생각된다. 전극면을 포(布), 종이 등으로 하나의 방향으로 문지르면 전극면에 접하는 액정분자의 분자축이 문지르는 방향으로 배열된다는 것이 알려져 있다. 전극판은 광변조기로 형성되기까지에는 청소를 위해 닦거나 다른 물건과 접촉되거나 하므로, 전극면은 통상 전술한 혼란이 생긴 표면상태를 갖는다. 또, 이 밖에도 전극판에는 그 자체에 고유한 혼란상태의 표면상태가 있으며 이에 의해서도 동일하게 계면의 액정분자의 배향에 혼란이 생긴다. 이것은 소자에 불투명한 실밥과 같은 외관을 주어 표시를 보기 어렵게 함과 동시에 소자의 투명도를 저하시키고 콘트라스트(contrast)를 저하되게 한다. 또, 분자의 배향은 편광면의 회전에 관여하므로, 예를들어 일본 특허공고공보(소) 47-41795 호에 명시되어 있듯이 소자를 편광판과 조합시켜 쓰는 경우, 외관의 불균질은 더욱 현저해 진다. 다른 원인은 액정조성물중의 성분 및 불순물의 전극면에 흡착, 석출이 고려된다. 통상 액정조성물은 특성개선을 위해 적당한 첨가제가 혼입되고, 또 물이나 액정합성시의 미반응 원료를 미량 함유하고 있다. 전극판 간에 액정재료를 주입한 경우, 전극면의 장소에 따라 첨가제, 불순물 등의 흡착이 상이한 비율로 일어난다. 따라서, 전기 응답성이나 표시가 불균질해진다.

이와같은 결점을 개량하는 방법으로서는 전극면을 코오팅하는 방법이 알려져 있다. 코오팅 재료로서는 예를들면 윤활제 물질이나 액정재료에 가하는 첨가제 물질이 사용된다. 전극면을 윤활제로 코오팅함으로써 전술한 전극판의 표면상태의 혼란에 의한 액정분자의 배향에 대한 영향을 제거할 수가 있다. 또, 전극면상에 첨가제층을 설치함으로써 첨가제, 불순물 등의 전극면에 대한 선택적 흡착을 방지할 수가 있다. 종래 행하여지고 있는 코오팅은 흡착, 증착, 분무 도포 등에 의한 것인데, 코오팅은 습윤상태 또는 상온 또는 분해 온도이하의 온도에서 건조되는 정도이므로, 정상적으로 균일한 박층을 얻는 것은 곤란하며, 또 코오팅재료가 액정에 용출하는 것 등의 결점을 가지고 있고, 균질한 소자를 얻는 것이 곤란하며, 또 사용중에 특성이 변화한다는 등의 불편이 생긴다. 예컨대, 코오팅의 두께는 구동전압, 표시 등에 관여하기 때문에 전면에 균일한 두께를 일정하게 얻는 것이 필요하다. 사용중에 코오팅재료가 용해하면 구동전압이 변화하는 이외에 액정의 전해도가 상승하고 소비전력이 증가하거나 소자의 수명이 짧아진다는 등의 지장이 생긴다.

본 발명은 전극면의 부분 또는 전면에 카티온계 계면활성제 층을 형성하고, 이 계면활성제의 분해온도 부근 이상내지 약300℃에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 액정전기 광학소자의 전극판의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 의하여 액정에 불용성이며 균일한 두께의 코오팅층을 일정하게 얻을 수가 있고 상술한 종래의 소자의 결점을 제거할 수가 있다.

전극면에 설치한 카티온계 계면 활성제층을 그의 분해온도 부근에서 분해온도 이상으로 소부(燒付)처리하면, 이 계면활성제층의 상부는 분해 휘산되고, 전극면에는 액정에 불용성의 박층이 남는다. 종래의 코오팅층은 실온 또는 분해온도 이하에서 건조한 정도로 초음파 세정에 의해 씻겨져 떨어져 나가는데 반하여 본 발명의 코오팅층은 그대로 유지된다는 점, 단순한 접착은 아니고 전극면과의 사이에 화학적인 결합을 갖는다는 것도 생각될 수 있다. 또, 소부처리에 의해 여분의 계면활성제는 분해휘산되므로, 코오팅층은 균일한 두께를 일정하게 형성할 수가 있다.

본 발명에서 말하는 카티온계 계면 활성제 분해 온도라 함은, 계면활성제를 가열하여 온도를 서서히 상승시킨 경우 연화되어 투명액체를 거쳐 담갈색으로 착색하기 시작하는 온도를 말한다. 이 온도에서 발생하는 가스는 젖은 리트머스 시험지를 청색에서 적색으로 변색시킨다. 또, 이 온도는 통상 약 100℃에서 약 200℃의 사이에 있다. 이와같이 전극판 상에 형성한 카티온계 계면 활성제층을 분해온도 이상으로 소부처리하는 것은 종래에는 알려져 있지 않았던 것이었다. 또, 소부는 약 300℃이상이 되면 산화분해가 현저해지므로 이 온도이하에서 행하지 않으면 안된다. 바람직한 소부온도는 150℃~250℃이며, 특히 180℃~210℃가 양호한 결과를 준다. 소부에 요하는 시간은 전술한 층의 상부의 계면활성제가 충분히 분해 휘산되는 시간이면 좋다. 이것은 담갈색의 유상액적(油狀液滴)이 몇점 전극판면에 생겨 서서히 없어져가므로 육안으로 알 수가 있다. 통상 5분에서 3시간의 사이에서 적당히 조절하면 좋다.

본 발명에서 사용하는 코오팅 재료는 일반적으로 카티온계 계면활성제로서 알려지고 있는 것이며, 예컨대 다음에 열거한 것과 같은 것들이다.

①고급 아민염

카프릴아민아세테이트, 라우릴아민아세테이트, 미리스틸아민아세테이트, 팔미틸아민세아테이트, 마르가릴아민아세테이트, 스페아릴아민아세테이트, 경화우지아민아세테이트, 경화우지프로필렌디아민올레이트 및 고급 아민 할로겐산염.

② 제 4 급 암모늄염

라우릴트리메틸암모늄클로라이드, 라우릴트리메틸암모늄브로마이드, 라우릴트리메틸암모늄요다이드, 스테아릴트리메틸암모늄클로라이드, 스테아릴트리메틸암모늄브로마이드, 트리라우릴아민염산염, 트리스테아릴아민염산염, 디스테아릴디메틸암모늄클로라이드, 아밀벤질암모늄클로라이드, 라우릴디메틸벤질암모늄클로라이드, 라우릴디메틸벤질암모늄브로마이드, 라우릴디메틸벤질암모늄요다이드, 헥사데실디메틸벤질암모늄클로라이드, 헥사데실디메틸벤질암모늄브로마이드, 스테아릴디메틸벤질암모늄클로라이드, 스테아릴디메틸벤질암모늄브로마이드.

③ 피리디늄염

라우릴피이디늄클로라이드, 라우릴피리디늄브로마이드, 라우릴피리디늄요다이드, 미리스틸피리디늄클로라이드, 팔미틸피리디늄클로라이드, 팔미틸피리디늄브로마이드, 마르가릴피리디늄클로라이드, 마르가릴피리디늄브로마이드, 스테아릴피리디늄클로라이드, 스테아릴피리디늄브로마이드.

④ 폴리옥시에틸렌알킬아민

폴리옥시에틸렌라우릴아민, 폴리옥시에틸렌미리스틸릴아민, 폴리옥시에틸렌마르가릴아민, 폴리옥시에틸렌스테아릴아민.

전극면에 계면활성제 층을 형성하는 방법은 계면활성제를 적당한 용제에 용해하고, 침지, 스프레이, 도포, 정전(靜電)도장, 로울러코오팅 등에 의해 또는 증착에 의해 전극판의 전면 또는 부분적으로 도포한다. 다음에, 전극판을 상온 또는 가열하여 건조 후 또는 건조함이 없이 소부시킨다. 이 계면활성제 층을 계면 활성제 용액에서 형성한 경우에는 핀 호울(pin hole)의 생성을 피하기 위해 실온 또는 적당한 온도로 가열하여 용제를 증발시킨 후에 소부시키는 것이 바람직하다. 또 계면활성제 층의 형성은 셀(cell)형성 후 셀내에 계면활성제 용액 또는 증기를 통하여도 되지만, 본 발명에 있어서는 균일한 층을 형성하기 위해서는 셀형성 전의 전극판에 시행하는 것이 바람직하다.

적어도 한쪽의 전극판에 본 발명에 따라서 처리하여 얻어지는 전극판을 사용한 소자는 장기간 사용하여도 표시면에 흐림을 발생하는 일은 없다. 예컨대, 투과형(주1). 반사형(주2)의 소자의 경우에는 양쪽 다 처리한 전극을 사용하는 것이 바람직하지만, 흡수형(주3)의 경우에는 전면만 처리한 전극을 써서 구성해도 좋다.

이들은 DSM소자, 피일드 효과(field effect)(칼라표시용)등에 사용된다. 소자는 코오트재료가 액정에 용출하는 일이 없고 전류밀도는 일정하게 유지된다. 따라서, 소비전력의 상승, 구동전압의 변화, 수명의 단축 등은 극복된다.

이하 실시예에 의해 본 발명을 설명한다.

(주 1) : 제 1 도의 (6), (7)은 모두 광투과성 소자

(주 2) : 제 1 도의 (6), (7)은 한쪽은 광투과성 소자, 다른 쪽은 광반사성 소자

(주 3) : 제 1 도의 (6), (7)의 한쪽은 광투과성 소자, 다른 쪽은 광흡수성 소자

[실시예 1]

유리판의 한 쪽면에 SnO₂를 증착시킨 전극판을 0.3중량%의 [C₁₆H₃₃N(CH₃)₃]⁺Cl^-ㆍ에타놀용액에 침지하여 전극판상에 이 용액을 균일하게 도포하였다.

열송풍기로 에타놀을 증발시킨 다음 210℃소부기에서 30분간 유지하고 열소부를 행하였다.

이와같이 처리한 전극판을 써서 만든 셀에(전극면간거리 18μ)각각 P-메톡시벤질리딘-P'-부틸아닐린(MBBA)과 p-에톡시벤질리딘-p'-부틸아닐린(EBBA)의 동일중량 혼합물(이하 "액정 I"이라 한다.)

25중량%와

75중량%의 혼합물(이하, "액정Ⅱ)라 한다),

과

의 동일중량 혼합, (이하, "액정Ⅲ"이라 한다) 및

(이하 "액정Ⅳ"하 한다)를 주입하여 액정전기 광학소자를 만들었다. 이들의 소자를 각각 시료Ⅰ, 시료Ⅱ, 시료Ⅲ, 시료Ⅳ로 한다.

[실시예 2]

유리판 한쪽 면에 SnO₂를 증착한 전극판에 0.3중량%의 염화도데실피리디늄 에타놀용액을 스프레이하여 균일하게 도포하였다. 열송풍기로 에타놀을 증발시킨 후 180℃의 소부로내에 40분간 유지하여 소부처리를 행하였다. 이와같이 처리한 전극판을 써서 실시예 1과 같이 작성한 셀에 각각 액정 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ 및 Ⅳ를 주입하고, 액정전기 광학소자로 하였다. 이들의 소자를 각각 시료 Ⅴ, 시료Ⅵ, 시료Ⅶ 및 시료Ⅷ로 한다.

[비교예 1]

실시예 1에 표시한 본 발명의 코오팅처리 전극판과 비교하기 위하여 소부조건을 60℃에서 30분간으로 한 것이외에는, 실시예 1과 완전히 동일한 방법에 의해 전극판을 제작하였다. 이 전극판을 써서 실시예 1에서와 같이 소자를 만들었다. 이들을 각각 비교시료 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ 및 Ⅳ로 한다.

[비교예 2]

실시예 2에 표시한 본 발명의 코오팅처리 전극판과 비교하기 위해 소부조건을 60℃에서 30분간으로 한 것이외에는, 실시예 2와 완전히 동일한 방법에 의해 전극판을 만들었다. 이 전극판을 써서 실시예 1과 같이 소자를 만들었다. 이들을 각각 비교시료 Ⅴ, Ⅵ, Ⅶ, Ⅷ로 한다.

[비교시험]

실시예 1 및 2에 나타낸 시료 Ⅰ내지 Ⅷ과, 비교예 1 및 2에서 제시한 비교시표 Ⅰ내지 Ⅷ에 관하여 비교시험을 행하였다.

(1) 내온내습 테스트

조건 40℃의 포화수 증기중에서 24V D.C.를 인가하여 350시간 유지

[제 1 표 ]

*1 ○ : 투명, △ : 부분적로 실같은 흐림발생, × : 전면에 흐림발생

(주) N-L점은 네마틱상과 등방성 액체와의 전이온도.

전류밀도는 25℃에서 측정, 단, 액정 Ⅳ를 사용한 소자는 과냉각하에서 측정.

(2)사이클테스트

조건 : -15℃. 14시간에서 +70℃. 10시간의 사이클 20회 후,

[제 2 표]

*2 제 1 표의 표시면의 상태판정과 같음.

Claims

전극면의 부분 또는 전면에 카티온계(cation)계면활성제층을 형성하고, 이 계면활성제의 분해온도 부근 이상 내지 300℃에서 소부(燒付)처리하는 것을 특징으로 하는 액정전기 광학소자의 전극판의 제조방법.