KR950008930B1 - 액정표시장치의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

액정표시장치의 제조방법

본 발명은 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 액정을 고분자 중합체 중에 균일하게 분산시킨 액정표시장치의 제조방법에 관한 것이다.

통상적인 액정표시장치(liquid crystal display device)에서는 투명전극이 구비된 한쌍의 유리 또는 플라스틱 기판 사이에 액정물질의 층이 밀봉되어 있다. 이 전극에 전압이 인가되면 액정의 배향이 영향을 받게되어, 셀에 부착된 편광판 또는 액정중에 녹아있는 이색성 염료에 의해 광이 흡수되는 방식을 변화시키게 된다.

이러한 장치의 제조 및 작동하는 몇가지 단점이 수반되는데, 전극을 셀 벽의 표면에서 특정한 방식으로 액정과 나란히 배열되도록 제조하는 문제, 기판사이의 좁은 영역에 액정물질을 주입하고 밀봉하는 문제, 셀두께의 균일성을 유지하는일 및 편광판의 설치등의 문제가 액정표시장치의 제조를 어렵게 만들고 있고, 특히 대형화 및 대량생산에 있어서 한계가 되고 있다.

상기와 같은 어려움과 단점을 극복하기 위한 시도의 하나로서 개발된 PDLC(Polymer dispersed liquid crystal)는 고분자 폴리머 매트릭스내에 액정물질을 불연속상태로 분산시킨 것으로, 전기장의 인가유무에 따라 액정의 굴절률이 변화하여 매트릭스의 굴절률과 일치 또는 다르게 되므로 광이 투과 또는 산란되는 원리에 의해 작동한다.

이러한 PDLC는 액정물질과 고분자 재료의 균질혼합액을 상분리시켜 고분자 폴리머 매트릭스중 액정의 매세액적이 형성되도록 하여 제조하는데 여기에는 다음과 같은 몇가지 방법에 있다 :

즉, 액정물질과 중합되기전의 전폴리머(Prepolymer)를 혼합한 후, 열경화 또는 자외선경화를 통하여 상분리를 유도하는 방법 ; 열가소성 수지를 가열 용융하여 액정물질과 혼합한 후 냉각시킴으로써 상분리시키는 방법 ; 그리고 용매에 액정물질과 고분자 중합체를 함께 용해시켜 균질혼합액을 만든 후 용매를 제거시킴으로서 상분리를 유도하여 제조하는 방법등이 있다.

상기와 같은 상분리방법에 의해 비교적 쉽게 제작되는 PDLC는 비용이 적게 들 뿐 아니라 편광판이 필요없고 대형의 장치를 만들수 있다는 장점이 있는 반면, 매트릭스 중에 분산된 액정방울의 크기분포, 형상 및 밀도 등을 조절하기 어렵다는 단점이 있다. 즉 PDLC에서의 구동전압은 액정방울의 크기에 영향을 받는데 그 크기가 다르면 불균일한 전압특성을 갖게 되는 결과를 초래하므로 그 분포를 일정하게 하여 줄 필요가 있다.

매트릭스 중에 분산된 액정방울의 크기는, 경화에 의해 상분리의 경우는 중합속도에 따르고, 열가소성수지의 가열 및 냉각에 의한 상분리의 경우는 냉각 속도, 점도등에 따르며, 용매제거에 의한 상분리의 경우는 용매제거 속도 및 온도감소등에 따라 결정되므로, 이러한 조건을 조절하여 액정방울의 크기분포를 일정하게 하는 방법이 개시되었다. 미국특허 제4,673,255호에서는 액정과 폴리머의 균질혼합액을 상분리시킬때 액정의 미세액적성장을 조절함으로써 최적의 표시특성과 반응시간을 갖는 액정표시장치를 제조하는 방법을 개시하고 있다. 여기에서 미세액적의 성장을 조절하는 방법으로는 폴리머의 선택, 자외선 강도의 조절, 경화온도의 조절등에 의해 경화 속도를 조절하는 방법, 액정과 폴리머 비율을 조절하는 방법, 열 가소성 수지와 액정의 균일혼합액의 냉각속도를 조절하는 방법 및 용매와의 균질혼합액에 있어서 용매의 증발속도를 조절하는 방법을 기술하고 있다.

상기와 같은 선행 기술은 상분리시의 반응조건을 조절함으로써 액정방울의 크기를 조절하였으나, 이는 실제 제작에 있어서 어려운점이 많을 뿐 아니라 액정방울의 균질한 분산이라는 점에 있어서는 바람직하지 않다.

본 발명에서는 중합에 의해 상분리 이전에 액정물질과 전폴리머를 혼합하는 단계에서 반응조건을 조절한다는 간단한 방법으로, 액정방울이 폴리 매트릭스 내에서 균질한 상태로 분산되도록 하여 균일한 전압특성을 갖는 액정표시장치를 제작하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 액정과 전폴리머(Prepolymer)를 혼합한 후 중합에 따른 상분리에 의해 고분자 폴리머 매트릭스 중 액정이 분산된 액정재료를 제조하는 것을 포함하는 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 상기 액정과 전폴리머의 혼합 조건을 조절함으로서 고분자 폴리머 매트릭스중 액정을 균일하게 분산시키는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법을 제공한다.

여기에서 상기 액정과 전폴리머의 혼합조건을 조절하는 하나의 태양은 액정과 전 폴리머의 혼합 비율이 (30) : (70) 내지 (99.9) : (0.1)의 범위 내에서 선택되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 액정과 전폴리머의 혼합조건을 조절하는 다른 태양은 액정의 산란특성이 없어질때까지 액정과 전폴리머 혼합물의 온도를 높여주는 것을 특징으로 하는데, 이 온도는 50℃ 이상인 것이 바람직하다.

또한 상기 액정과 전폴리머의 혼합조건을 조절하는 또 다른 태양은 액정과 비슷한 분자구조를 갖는 전폴리머를 선택하는 것을 특징으로 하는데, 이러한 전폴리머에는 예를들어, 중심부에 바이페닐(biphenyl)이 있고 양쪽에 아크릴레이트가 있는 구조를 갖는 것을 포함된다.

액정을 고분자 폴리머중에 분산시키는 방법에는 상기에서 기술한 바와 같이 여러가지가 있으나 본 발명에서는 중합에 의한 상분리과정을 통하는 방법에 의한다.

즉, 고분자 폴리머는 상온에는 고체이기 때문에 여기에 직접 액정을 분산시킬 수 없으므로, 중합되기전의 액상인 전폴리머(Prepolymer) 상태에서 액정과 균질 혼합한 후 열 또는 광에 의하여 중합시키면, 폴리머로부터 액정이 석출되는 상분리가 일어나게 되어 고분자 폴리머 매트릭스 중에 액정의 미세 액적이 분산된 액정재료를 얻을 수 있게 되는데, 여기에서 액정과 전폴리머를 혼합하는 조건을 조절해 주는 간단한 방법에 의해서 액정을 균일하게 분산시킬 수 있는 것이다.

이러한 혼합 조건의 조절에는 우선 액정과 전폴리머의 혼합비율을 조절하는 방법이 있다. 혼합 비율은 사용 액정과 전폴리머의 종류에 따라 다르지만 30 : 70 내지 99.9 : 0.1의 범위내에서 선택한다. 액정 : 전폴리머의 비율이 30 : 70 보다 작으면 액정의 양이 너무 적어 표시기능을 하지 못하고 99.1 : 0.1 보다 크면 전폴리머의 양이 너우 적어 균일 분산이 되지 않는다.

상기 액정과 전 폴리머의 혼합 비율 범위 내에서 액정 및 전폴리머의 종류에 따라 균일분산이 되지 않을 경우에는 혼합물의 온도를 높여서 산란특성이 없어지도록 하면 액정을 균일하게 분산시킬 수 있으며, 이때 온도는 50℃ 이상이 바람직하다.

단, 전폴리머의 분자구조가 액정과 비슷한 경우는 혼합시 액정의 산란특성이 없어지지 않아도 액정이 균일하게 분산된 액정재료를 제조할 수 있다.

본 발명에서 전 폴리머로는 모노머, 올리고머등이 포함되고, 액정과 전폴리머의 혼합시 광개시제, 경화제등도 포함될 수 있다.

상기와 같은 조건에서 혼합한 액정과 전폴리머 혼합물을 투명전극이 구비된 유리 또는 플라스틱 기판 사이에 주입하고 밀봉한 다음 자외선 경화등에 의해 상 분리 시킴으로써 액정이 폴리머 매트릭스 중에 균일하게 분산된 액정표시장치를 제조한다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 단 하기의 실시예는 본 발명의 예시일 뿐 본 발명을 제한하는 것은 아니다.

[실시예 1]

액정으로서 BL001(Merok 사제품)과 전폴리머로서 NOA 65(Norland 사 제품)를 70 : 30으로 혼합하고 광개시제를 가하여 투명전극이 구비된 투명기판사이에 주입 밀봉한 후 1mW 이하의 UV를 10분간 조사하여 경화시킴으로써 액정표시장치를 제조한다.

이 액정표시장치는 경화된 시점에서 산란상태(백탁상태)를 나타내고, 그 전극간에 전압을 인가하면 투명상태로 되는데 충분한 산란-투과 투성을 가지며 균일하게 분산되었음을 관찰할 수 있었다.

[실시예 2]

상기 실시예 1에서와 같이 실시하되 액정 BL001과 전폴리머 NOA65의 비율을 80 : 20으로 혼합하여 액정표시장치를 제조한다.

이 장치는 분산도과 불균일하여 적합하지 않았다.

[실시예 3]

상기 실시예 2와 같이 액정 BL001과 전폴리머 NOA 65를 80 : 20으로 혼합하되 50℃ 이상의 분위기에서 산란특성이 없어지도록 혼합하여 액정표시 장치를 제조한다.

이 장치는 분산도가 균일하여 적합하였다.

[실시예 4]

액정으로서 BL001과 전폴리머로서 Eb-150(선경 U.c.b사 제품)를 70 : 30으로 혼합하고 광 개시제를 가하여 투명전극이 구비된 투명기판 사이에 주입 밀봉한 후 10mW의 UV를 5분간 조사하여 경화시킴으로써 액정표시장치를 제조한다.

이 장치는 분산도가 균일하여 적합하였다.

[실시예 5]

상기 실시예 4에서와 같이 실시하되 액정 BL001과 전폴리머 Eb-150의 비율을 80 : 20으로 혼합하여 액정표시장치를 제조한다.

이 장치는 분산도가 불균일하여 적합하지 않았다.

[실시예 6]

상기 실시예 5와 같이 액정 BL001과 전폴리머 Eb-150을 80 : 20으로 혼합하되 50℃ 이상의 분위기에서 산란특성이 없어지도록 혼합하여 액정표시 장치를 제조한다.

이 장치는 분산도가 균일하여 적합하였다.

이상의 실시예에서 살펴본 바와 같이 액정과 전 폴리머를 혼합하고 중합에 따른 상분리에 의해 고분자 폴리머 매트릭스중 액정이 분산된 액정표시장치를 제조하는데 있어서, 액정과 전폴리머의 혼합비율을 조절하거나, 혼합물의 온도를 높여주거나, 또는 액정과 비슷한 분자구조를 갖는 전폴리머를 사용하는 등, 액정과 전폴리머의 혼합 조건을 조절해 주는 간단한 방법에 의해 액정의 분산도가 균일하게 되는 액정표시장치를 제조할 수 있다.

Claims (2)

1. 액정과, 중심부에 바이페닐이 있고 양쪽에 아크릴레이트가 있는 액상의 전폴리머를 30 : 70 내지 99.9 : 0.1의 비율로 균질혼합한 다음 액정의 산란특성이 없어질 때까지 이 혼합물의 온도를 상승시켜 중합시킴으로써 상분리에 의해 고분자 폴리머 매트릭스에 액정이 균일하게 분산된 액정재료를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 혼합물의 온도를 50℃ 이상으로 상승시키는 것을 특징으로 하는 방법.