KR101230811B1

KR101230811B1 - 이축 필름 ⅱ

Info

Publication number: KR101230811B1
Application number: KR1020077001713A
Authority: KR
Inventors: 마크 버럴; 킴 슬레이니; 오웨인 리르 파리; 리차드 하딩; 셜리 앤 마든
Original assignee: 메르크 파텐트 게엠베하
Priority date: 2004-07-07
Filing date: 2005-06-15
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2025-06-15
Also published as: ATE378389T1; DE602005003376T2; US20080113111A1; CN1993448A; EP1789514A1; TW200624957A; WO2006002766A1; TWI396020B; JP2008505370A; KR20070041528A; CN1993448B; EP1789514B1; JP4833205B2; US8287756B2; DE602005003376D1

Abstract

본 발명은 균일한 나선으로 비틀린 구조와 400nm 미만의 반사 파장을 갖는 이방성 물질을 포함하는 광학 이축 필름, 이를 제조하기 위한 방법 및 물질, 액정 디스플레이와 같은 광학 장치에서 위상차 또는 보상 필름으로서의 이의 용도, 및 이러한 이축 필름을 포함하는 보상기 또는 액정 디스플레이에 관한 것이다.

Description

이축 필름 Ⅱ{BIAXIAL FILM II}

본 발명은 광학 이축 필름, 이러한 이축 필름을 제조하기 위한 방법 및 물질, 이러한 이축 필름의 보상기 및 액정 디스플레이 등의 광학 장치에서의 용도, 및 이러한 이축 필름을 포함하는 보상기 또는 액정 디스플레이에 관한 것이다.

광학 보상기는 선행 기술에서 콘트라스트 비(contrast ratio) 및 넓은 시야각에서의 그레이 스케일 표시 등의 액정 디스플레이(LCD)의 광학 특성을 개선시키기 위해 사용된다. 예를 들어, TN 또는 STN 유형의 보상되지 않은 디스플레이에서는 넓은 시야각에서 종종 그레이 레벨의 변화 및 심지어 그레이 스케일 반전 뿐만 아니라 콘트라스트의 손실 및 색상 전반의 바람직하지 못한 변화가 관찰된다.

LCD 기술 및 LCD의 광학 보상의 원리 및 방법에 대한 개요는 미국 특허 제 5,619,352호(전체 개시내용은 본원에 참조문헌으로 인용되어 있음)에 기재되어 있다. 미국 특허 제 5,619,352호에 기재된 바와 같이, 넓은 시야각에서 디스플레이의 콘트라스트를 개선시키기 위해 음의 복굴절성 C-플레이트 보상기를 사용할 수 있지만, 이러한 보상기는 디스플레이의 그레이 스케일 표시를 개선시키지 못한다. 한편, 그레이 스케일 반전을 억제하거나 심지어 없애고 그레이 스케일 안정성을 개선시키기 위해 미국 특허 제 5,619,352호에서는 복굴절성 O-플레이트 보상기를 사용할 것을 제안하고 있다. 미국 특허 제 5,619,352호에 기재된 O-플레이트 보상기는 O-플레이트를 포함하고, 하나 이상의 A-플레이트 및/또는 음의 C-플레이트를 추가로 포함할 수 있다.

미국 특허 제 5,619,352호 및 본 발명 전체에 사용된 'O-플레이트', 'A-플레이트' 및 'C-플레이트'란 용어는 다음과 같은 의미를 갖는다. 'O-플레이트'는 양의 복굴절성(예: 액정) 물질층을 사용하고, 상기 층의 평면에 대해 비스듬한(oblique) 각도로 배향된 주요 광축을 갖는 광학 위상차판을 일컫는다. 'A-플레이트'는 단축의 복굴절성 물질층을 사용하고 상기 층의 평면에 평행하게 배향된 이상(extraordinary) 축과 상기 층의 평면에 수직으로 배향된, 즉 일반적인 입사 광의 방향에 평행한 일반 축('a-축'으로도 불림)을 갖는 광학 위상차판을 일컫는다. 'C-플레이트'는 단축의 복굴절성 물질층을 사용하고, 상기 층의 평면에 수직인, 즉 일반적인 입사 광의 방향에 평행한 이상 축('c-축'으로도 불림)을 갖는 광학 위상차판을 일컫는다.

선행 기술분야에서 음의 복굴절성 C-플레이트 위상차판은 예를 들어 미국 특허 제 5,196,953호에 기재된 바와 같이 얇은 무기 필름의 증착에 의해 등방성 중합체의 단축으로 압착된 필름으로부터, 또는 음의 복굴절성 액정 물질로부터 제조되었다. 그러나, 연신되거나 압착된 중합체 필름은 종종 중간 정도의 복굴절을 나타내고, 두꺼운 필름 두께를 요하며, 증착은 복잡한 제조 과정을 요하고, 음의 복굴절성 액정 물질은 종종 양의 복굴절성 물질에 비해 구입하기가 더 어렵고, 양의 복굴절성 물질보다 고가이다.

이러한 단점들을 극복하기 위해, 최근에 예를 들어 국제 공개공보 제 01/20393호 및 국제 공개공보 제 01/20394호에서는 짧은 피치, 전형적으로 전자기 스펙트럼의 자외선(UV) 영역에서 브래그(Bragg) 반사 대역을 갖는 콜레스테릭 액정 필름을 사용하는 것이 제안되었다. 이러한 필름은 그의 반사 최대값보다 큰 파장에서 음의 복굴절성 C-유형 위상차를 나타낸다. 이러한 유형의 필름의 굴절률 타원체는 음의 복굴절을 갖는 수직 정렬된 액정의 것과 비슷하다. 이러한 위상차 필름은 예를 들어 TN-LCD의 호메오트로픽(homeotropic)하게 유도된 어두운 상태에서의 축이탈(off-axis) 위상차를 상쇄하는데 사용될 수 있고, 이로써 액정(LC) 디스플레이의 시야각은 상당히 개선된다.

국제 공개공보 제 01/20393호에서는 음의 C-플레이트가 짧은 피치 콜레스테릭 LC 필름을 포함하는 평면 A-플레이트, O-플레이트 및 음의 C-플레이트의 조합인 보상기를 개시하고 있다. 예를 들어 TN-LCD에 사용된 경우, 이 조합은 수평 시야각에서 우수한 콘트라스트를 제공하여 색상 전반의 원하지 않는 변화를 감소시킨다. 그러나, 수직 시야각에서의 이러한 성능은 제한된다. 또한, 복수의 위상차 필름의 사용은 고가이고, 제조 및 내구성 문제를 일으킨다.

본 발명의 한 목적은 특히 대량 생산을 위한 제조가 용이하고, 전술한 선행 기술의 보상기가 갖는 단점을 갖지 않는 LCD의 보상 성능이 개선된 광학 보상기를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 상기 보상기의 개선된 제조 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 하기 상세한 설명으로부터 당해 기술분야의 숙련자에게 바로 자명해질 것이다.

본 발명자들은 복수의 필름을 단층으로 조합하고 이축(biaxial) C-플레이트 위상차판을 사용함으로써 상기 기재된 문제가 해결될 수 있고, 뛰어난 성능을 갖는 광학 보상기를 수득할 수 있음을 발견하였다. 이축 음의 C-플레이트 위상차판은 광학 특성 면에서 평면 A-플레이트 및 음의 C-플레이트의 조합과 비슷하지만 이 조합보다 우수한 광학 성능을 나타냄을 발견하였다. 이축 음의 C-플레이트 위상차판의 평면내 이방성(Δn_xy)은 A-플레이트와 음의 C-플레이트의 평면외 이방성(Δn_xz 및 Δn_yz)과 비슷하다. 시뮬레이션에서는 이축 음의 C-플레이트 위상차판의 광학 성능이 순차적으로 적층된 A-플레이트 및 음의 C-플레이트의 광학 성능보다 대단히 우수하고, 액정 디스플레이에 있어서 예상외로 우수한 시야각 성능을 나타냄을 보여주었다. 또한, 2개의 적층된 필름 대신 하나의 이축 필름을 사용하면 비용과 제조상의 문제점이 감소된다.

더욱이, 본 발명자들은 광민감성 화합물을 포함하는 중합성 키랄 액정 물질을 이용하고, 이 물질을 편광된 UV 광으로 조사하고, 필름의 일부분에서 광민감성 화합물의 형태 또는 구조 및 따라서 복굴절을 변화시키고, 이것이 중합에 의해 동결됨으로써, 이런 필름을 제조하는 새롭고 개선된 방법을 발견하였다.

국제 공개공보 제 03/01544호는 타원 굴절률을 갖는 변형된 나선 구조의 콜레스테릭 이축 필름, 및 이색성 광개시제를 포함하는 중합성 콜레스테릭 물질로부터 이런 필름을 제조하는 방법을 개시하고 있다. 그러나, 상기 공보에는 균일한 나선 구조를 갖고, 본 발명에서 청구된 바와 같은 광민감성 화합물을 포함하는 물질과 방법에 의해 수득되는, 복굴절이 변화되는 이축 필름이 개시되어 있지 않다.

미국 특허 제 6,685,998호는 막대형 액정 분자로 형성된 필름 및 투과성 기판을 포함하며, 여기서, 상기 필름이 3개의 서로 다른 주 굴절률을 갖고, 액정 분자가 콜레스테릭 정렬로 배향되어 있는 보상기를 개시하고 있다. 그러나, 상기 특허에는 본 발명에서 청구된 바와 같은 물질 및 방법에 의해 수득될 수 있는, UV 범위에서 반사하고 주기적으로 변화되는 복굴절을 갖는 이축 콜레스테릭 필름이 개시되어 있지 않다.

용어의 정의

용어 '광반응성', '광민감성' 및 '광반응'은 광이성체화, 광-유도된 2+2 고리첨가(cycloaddition), 광-프리스 배열 또는 상응하는 광분해 공정을 포함하지만 이로 한정되지는 않는 반응에 의해 광조사시 구조나 형태가 변화되는 화합물을 의미한다. 광중합 반응은 이런 의미에 포함되지 않는다. 그러나, 본원 발명에 개시된 바와 같은 광반응성 또는 광민감성 화합물은 또한 중합성이거나 광중합성일 수 있다.

용어 '필름'은 지지 기판 상이나 2개의 기판 사이의 코팅 또는 층 뿐만 아니라, 기계적 안정성을 갖는, 딱딱하거나 유연한, 자가-지지되거나 자유-직립되어 있는 필름을 포함한다.

'액정 또는 메소제닉 물질' 또는 '액정 또는 메소제닉 화합물'이란 용어는 하나 이상의 막대형, 보드형 또는 디스크형 메소제닉 기, 즉 액정 상 거동을 유도하는 능력을 갖는 기를 포함하는 물질 또는 화합물을 의미한다. 막대형 또는 보드형 기를 갖는 LC 화합물은 또한 '칼라미틱' 액정으로 당 분야에 공지되어 있다. 디스크형 기를 갖는 LC 화합물은 또한 당분야에 '디스코틱' 액정으로 알려져 있다. 메소제닉 기를 포함하는 화합물 또는 물질 그 자체가 액정 상을 나타낼 필요는 없다. 또한, 이들은 다른 화합물과의 혼합물 중에서만 또는 메소제닉 화합물 또는 물질, 또는 이들의 혼합물이 중합된 경우에만 액정 상 거동을 나타내는 것도 가능하다.

간단히 하기 위해, 이후부터 '액정 물질'이란 용어는 메소제닉 및 LC 물질 둘 모두에 대해 사용된다.

또한, 하나의 중합성 기를 갖는 중합성 화합물은 '일반응성' 화합물로 지칭하고, 2개의 중합성 기를 갖는 중합성 화합물은 '이반응성' 화합물로 지칭하고, 2개보다 많은 중합성 기를 갖는 중합성 화합물은 '다반응성' 화합물로 지칭한다. 중합성 기를 갖지 않는 화합물은 또한 '비반응성' 화합물로 지칭한다.

용어 '반응성 메소젠(RM)'은 중합성 메소제닉 화합물 또는 액정 화합물을 의미한다.

용어 '방향자(director)'는 종래 분야에 알려져 있고, LC 물질의 메소제닉 기의 긴 분자 축(칼라미틱 화합물의 경우) 또는 짧은 분자 축(디스코틱 화합물의 경우)의 바람직한 배향을 의미한다.

단축 양의 복굴절 LC 물질을 포함하는 필름에서, 광학 축은 방향자에 의해 주어진다.

용어 '콜레스테릭 구조' 및 '나선형으로 비틀린 구조'는 그의 방향자가 필름 평면에 평행하고, 필름 평면에 수직인 축 주위로 나선으로 비틀린 LC 분자를 포함하는 필름을 의미한다.

용어 '호메오트로픽 구조' 또는 '호메오트로픽 배향'은 그의 광학 축이 필름 평면에 실질적으로 수직인 필름을 의미한다.

용어 '평면 구조' 또는 '평면 배향'은 필름의 광학 축이 필름 평면에 실질적으로 평행한 것을 의미한다.

'경사진 구조' 또는 '경사진 배향'이란 용어는 필름의 광학 축이 필름 평면에 대해 0 내지 90도 사이의 각도(θ)로 경사진 것을 의미한다.

'비스듬한 구조' 또는 '비스듬한 배향'이란 용어는 경사진 각도가 필름 평면에 대해 수직 방향으로, 바람직하게는 최소값에서부터 최대값으로 변화하는, 상기 정의된 바와 같은 경사진 배향을 의미한다.

평균 경사각(θ_ave)은 하기 수학식 1로 정의된다:

상기 식에서, θ'(d')는 필름내 두께 d'에서의 국소 경사각이고,

d는 필름의 총 두께이다.

이후부터 비스듬한 필름의 경사각은 달리 언급하지 않으면 평균 경사각(θ_ave)으로서 주어진다.

간단히 하기 위해, 이후부터 비틀리거나, 평면이거나, 호메오트로픽하거나, 경사지거나 또는 비스듬한 배향이나 구조를 갖는 광학 필름을 또한 간단히 '비틀린 필름', '평면 필름', '호메오트로픽 필름', '경사진 필름' 또는 '비스듬한 필름'으로 각각 지칭한다.

경사지고 비스듬한 필름은 또한 'O-플레이트'로 지칭된다. 평면 필름은 또한 'A-플레이트' 또는 '평면 A-플레이트'로 지칭된다.

"E-모드"는 투입 편광이 디스플레이 셀로 들어올 때 그 투입 방향이 LC 분자의 방향자와 실질적으로 평행한, 즉 이상 (E) 굴절률에 따르는 비틀린 네마틱 액정 디스플레이(TN-LCD)를 지칭한다. "O-모드"는 투입 편광이 디스플레이 셀로 들어올 때 방향자에 실질적으로 수직인, 즉 일반 (O) 굴절률에 따르는 TN-LCD를 지칭한다.

발명의 요약

본 발명은 나선으로 비틀린 구조 및 균일한 나선을 갖는 이방성 물질을 포함하고 400nm 미만의 파장의 광을 반사하는 광학 이축 필름에 관한 것이다.

본 발명은 또한 나선축의 방향에 따라 주기적으로 변화되는 국소 복굴절을 갖는, 상기 및 하기에 기재된 바와 같은 광학 이축 필름에 관한 것이다.

본 발명은 또한 상기 및 하기에 기재된 바와 같은 이축 필름의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명은 또한 예를 들어 액정 디스플레이와 같은 광학 장치에서 위상차 또는 보상 필름으로서의 상기 및 하기에 기재된 바와 같은 이축 필름의 용도에 관한 것이다.

본 발명은 또한 상기 및 하기에 기재된 바와 같은 이축 필름을 포함하는 보상기에 관한 것이다.

본 발명은 또한 상기 및 하기에 기재된 바와 같은 보상기 또는 이축 필름을 포함하는 액정 디스플레이에 관한 것이다.

도 1은 UV 조사시 광민감성 메소젠 화합물의 형태의 변화를 예시적으로 나타낸다.

도 2는 종래 기술의 방법에 따른 이축 필름의 제조 방법(A), 종래 기술에 따른 단축 필름의 제조 방법(B) 및 본 발명에 따른 이축 필름의 제조 방법(C)을 예시한다.

도 3은 종래 기술(A,B) 및 본 발명(C)에 따른 보상된 TN-LCD를 도식적으로 나타낸다.

도 4는 종래 기술(A) 및 본 발명(B)에 따른 보상된 MVA-LCD를 도식적으로 나타낸다.

도 5는 종래 기술(A) 및 본 발명(B)에 따른 보상된 OCB-LCD를 도식적으로 나타낸다.

도 6A 및 도 6B는 액정 디스플레이에서 본 발명에 따른 이축 필름의 셀내 용도를 도식적으로 나타낸다.

LCD에서 본 발명에 따른 이축 필름을 포함한 보상기를 사용하는 경우, 디스플레이의 넓은 시야각에서의 콘트라스트 및 그레이 레벨 표시는 상당히 개선되고, 그레이 스케일 반전은 억제된다. 컬러 디스플레이의 경우, 색상 안정성은 상당히 개선되고 색상 전반의 변화도 억제된다. 또한, 본 발명에 따른 보상기는 특히 대량 생산에 적합하다.

n_x≠n_y≠n_z이고, n_x, n_y>n_z(여기서, n_x 및 n_y는 필름 평면에서 직교 방향의 주 굴절률이고, n_z는 필름 평면에 수직인 주 굴절률임)인 광학 이축 음의 C 대칭성을 갖는 이축 위상차 필름이 특히 바람직하다.

본 발명의 이축 필름은 400nm 미만의 파장을 갖는 원형 편광을 반사한다. 특히, UV 범위나 UV 범위 미만의 광, 바람직하게는 380nm 미만의 파장의 광을 반사하는 이축 필름이 바람직하다. 400nm 이상, 바람직하게는 380nm 이상의 파장을 갖는 광을 실질적으로 투과시키는 이축 필름이 또한 바람직하다. 380 내지 적어도 780㎚의 파장을 갖는 가시광을 실질적으로 투과시키는 이축 필름이 매우 바람직하다.

이축 필름의 두께는 바람직하게는 0.5 내지 5㎛, 매우 바람직하게는 1 내지 3㎛이다.

본 발명에 따른 이축 필름의 축상 위상차(즉, 0°시야각에서)는 바람직하게는 60nm 내지 400nm, 특히 바람직하게는 100mn 내지 350nm이다. 또 다른 바람직한 실시태양에서, 이축 필름은 바람직하게는 10 내지 200nm, 매우 바람직하게는 20 내지 150nm의 위상차를 갖는다.

일부 LCD 용도의 경우, 이축 필름이 입사광의 파장의 약 0.25배의 위상차를 나타내는 것이 바람직하고, 이는 또한 1/4 파장 위상차 필름(QWF) 또는 λ/4 플레이트로서 종래 분야에 공지되어 있다. 90 내지 200nm, 바람직하게는 100 내지 175nm의 위상차 값이 이런 용도에 특히 바람직하다.

다른 LCD 용도의 경우, 이축 필름이 입사광의 파장의 약 0.5배의 위상차를 나타내는 것이 바람직하고, 이는 또한 1/2 파장 위상차 필름(HWF) 또는 λ/2 플레이트로서 종래 분야에 공지되어 있다. 180 내지 400nm, 바람직하게는 200 내지 350nm의 위상차 값이 이런 용도에 특히 바람직하다.

바람직하게 이축 필름은 콜레스테릭 구조를 나타낸다. 이런 이축 필름에서 콜레스테릭 나선의 나선 피치는 바람직하게 225㎚ 미만으로 선택되고, 반사 파장은 바람직하게는 가시 파장 미만인 380㎚보다 짧다.

필름은 바람직하게 키랄 중합성 메소제닉 물질 또는 액정 물질, 특히 바람직하게는 콜레스테릭 상을 갖는 중합성 LC 물질로 제조된다. 상기 물질은 바람직하게는 일-, 이- 또는 다작용성 중합성 화합물 및 비중합성 화합물로부터 선택된 단량체 화합물의 혼합물이다. 이러한 화합물들 중 하나 이상은 나선으로 비틀린 콜레스테릭 구조를 유도하는 키랄 화합물이다. 또한 이러한 화합물들중 하나 이상은, 바람직하게는 5 내지 100 중량 %의 양으로, 예를 들면 메소제닉 또는 액정 신나메이트(cinnamates)와 같은 광민감성 또는 광반응성 화합물이다. 이들 광민감성 화합물은, 예를 들면 UV 광으로 조사되는 경우 도 1에 예시적으로 도시된 바와 같은 형태 및/또는 굴절률의 변화를 나타낸다. 이는 콜레스테릭 나선의 선택된 부분 이내에서 국소적으로 복굴적 변화를 야기한다. 또한 바람직하게 상기 물질은 하나 이상의 광개시제, 바람직하게는 UV 광개시제를 포함한다.

중합성 물질은 바람직하게는 기판 상에 얇은 필름으로 코팅되며, 이는 콜레스테릭 나선이 필름의 평면에 실질적으로 수직이 되는 평면 배향을 취한다. 선택적으로 중합성 물질을 평면 배향으로 정렬시키는 것은 예를 들면 계면활성제와 같은 정렬제를 첨가하거나, 기판을 정렬층으로 처리하고/하거나 기판 또는 정렬층을 문지르는 것과 같은 추가의 수단 또는 기술의 도움을 받는다. 적합한 수단과 기법은 당 분야의 숙련자들에게 공지되어 있다. 키랄 화합물의 양과 나선 비틀림 힘(HTP)은 바람직하게는 콜레스테릭 물질이 짧은 피치와 380nm 미만의 반사 파장을 갖도록 선택된다.

정렬된 콜레스테릭 물질의 광조사시, 광민감성 화합물은 상기 언급된 것 처럼 다른 복굴절을 갖는 형태로 전환된다. 물질이 편광으로 조사되는 경우, LC 방향자가 편광의 방향에 따라 떨어지는 나선의 도메인만이 광반응을 겪어서 이 영역에서만 복굴절이 감소될 것이다.

동시에, (UV) 광개시제는 나선 내부에서의 위치에 따라 높거나 낮은 복굴절 상태인 광민감성 물질을 '트랩핑(trapping)'하면서 나선 구조를 '고정'시키는 중합 공정을 개시한다. 이런 방식으로 나선 구조는 균일성을 유지하지만 복굴절은 나선을 통해 국소적으로 변화하여 이축 광학 필름을 유도한다.

광조사의 투여량, 예를 들면 조사 강도 및/또는 노출 시간을 변화시킴으로써 이축 필름의 이성화 정도 및 따라서 최종 위상차가 변화될 수 있다. 예를 들면, 강도를 더 높이고 노출 시간을 더 늘리면 이성화 정도가 더 진행되어 위상차의 감소를 유도한다.

또한, 선형 편광된 광조사의 편광 방향을 변화시킴으로써, 이축 필름의 느린 축의 방향을 조절할 수 있다. "느린 축"은 가장 높은 굴절률의 방향에 상응하고, 예를 들면 n_x>n_y>n_z인 필름에서, 느린 축의 방향은 (필름 평면에서) n_x의 방향이다. 예를 들면 선형 편광된 UV 광을 이용한 조사는 UV 광을 선형 편광판(예를 들면 시판되는 염료-도핑된 흡수 편광판)에 통과시킴으로써 달성될 수 있다. 생성된 이축 필름에서 느린 축의 방향은 편광판의 전달 축의 방향에 상응할 것이다. 편광판을 회전시킴으로써 느린 축의 방향을 제어할 수 있다.

도 2는 국제 공개공보 제 03/054111호에 개시된 바와 같은 종래 기술의 이축 콜레스테릭 필름의 나선 구조(A) 및 종래 기술의 단축 콜레스테릭 필름의 나선 구조(B)와 비교되는, 본 발명의 이축 콜레스테릭 필름에서의 나선 구조(C)를 도식적으로 나타낸다.

도 2A의 이축 필름은 국제 공개공보 제 03/054111호에 개시된 바와 같이 선형 편광을 조사함으로써 이색성 광개시제를 포함하는 중합성 콜레스테릭 물질로부터 얻어진다. 이 공정의 결과로서 이축 필름은 변형된 나선 구조를 갖지만, 복굴절의 국소 변형을 보이지는 않는다.

비편광된 광으로 중합성 콜레스테릭 물질을 조사하면 필름의 복굴절이 전반적으로 감소하여 도 2B에 도시된 바와 같은 광학 단축 필름을 야기한다.

이와는 대조적으로, 본 발명에 따른 방법에 의해 수득되는 도 2C의 필름은 균일한 나선(즉, 국제 공개공보 제 03/054111호에서처럼 변형되지 않은)을 갖지만 높은 복굴절 영역(1)과 낮은 복굴절 영역(2)을 갖는 주기적으로 변화되는 복굴절을 갖는다.

본 발명에 따른 이축 필름은 균일한 나선 및 원형, 디스코틱 굴절률 타원체를 갖는다.

본 발명에 따른 이축 필름에서 나선 피치는 가시 파장보다 상당히 낮은 값까지 감소하여, 오직 평균 방향성 굴절률만을 경험하게 된다. 그 결과, 브래그 반사 대역이 UV 에서 나타나, 필름은 가시 파장의 광에 대해 투과성이고, 이들 가시 파장에 대해 순전히 위상차판으로서 작용한다.

이러한 방식으로 가시 스펙트럼의 파장을 갖는 선형 편광에 대해 위상차판으로서 작용할 수 있는 광학 이축 음의 C-유형 대칭성을 갖는 콜레스테릭 필름을 생성할 수 있다.

다르게는 본 발명의 공정은 제 1 단계에서 중합체 나선을 고정시키기 위하여 비편광된 광, 바람직하게는 비편광된 UV 광으로 조사함으로써 중합이 이루어지고, 제 2 단계에서 나선 구조의 선택된 부분의 복굴절이 편광된 광, 바람직하게는 편광된 UV 광을 조사함으로써 변화되는 방식으로 수행될 수 있다.

광반응과 광중합을 동시에 수행하는 것 또한 가능하다.

상기 및 하기 개시되는 바와 같은 광중합에 대한 대안으로는, 예를 들면 공지된 방법에 따라 또는 이와 유사하게 열 중합하는 것과 같은 다른 기법에 의해 중합성 키랄 메소젠 물질을 또한 중합시킬 수 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 및 하기 개시된 바와 같은 이축 위상차 필름을 제조하는 방법으로서, 바람직하게는 하기의 단계를 포함한다:

A) 동일하거나 상이한 하나 이상의 광민감성 화합물, 하나 이상의 키랄 화합물 및 하나 이상의 중합성 화합물을 포함하는 키랄 중합성 메소젠 물질층을 평면 배향으로 정렬되거나 선택적으로 평면 배향으로 정렬될 기판 상에 제공하는 단계,

B) 물질을 선형 편광된 광, 바람직하게는 선형 편광된 UV 광으로 조사하여 물질의 선택된 영역에서 광민감성 화합물의 광반응을 유도하는 단계,

C) 키랄 메소젠 물질을 중합시키는 단계,

D) 중합된 물질을 기판으로부터 선택적으로 제거하는 단계.

본 발명은 또한 단계 C)가 단계 B) 이전에 또는 단계 B)와 동시에 수행되는, 상기 개시된 방법에 관한 것이다.

본 발명은 또한 상기 및 하기 개시된 바와 같은 방법에 의해 수득되거나 수득될 수 있는 콜레스테릭 구조를 갖는 이축 필름에 관한 것이다.

패턴화된 이축 필름

본 발명은 또한 서로 다른 복굴절을 갖는 2개 이상의 영역 또는 서로 다른 복굴절을 갖는 2개 이상의 영역의 패턴을 포함하고, 균일한 나선 구조를 갖는 광학 이축 필름에 관한 것이다. 복굴절의 변형은 필름의 서로 다른 영역에서 위상차의 변화를 야기한다.

이런 필름은 상기 개시된 바와 같은 방법에 의해서 제조될 수 있고, 여기서, 예를 들면 광마스크를 이용하여 중합성 혼합물의 선택된 영역만이 광조사에 노출되거나, 또는 예를 들면 서로 다른 광조사 투과성을 갖는 서로 다른 영역이 있는 음영 처리된 광마스크를 이용하거나 다양한 강도의 조사 공급원을 이용함으로써 중합성 혼합물의 서로 다른 부분이 서로 다른 강도의 광조사에 노출된다.

하나 이상, 바람직하게는 1, 2 또는 3개의 서로 다른 위상차 값을 갖는 다른 영역의 패턴을 포함하는 본 발명에 따른 이축 필름이 특히 바람직하고, 상기 언급된 이들 값 각각은 선형 편광을 원형 편광으로 전환시키는 효율이 삼원색인 적색, 녹색 및 청색(R, G, B) 중의 하나의 광을 위해 최적화되도록 조정되고 있다. 구체적으로 상기 위상차 값은 각각의 색의 파장의 1/4에 해당하고 바람직하게는 다음과 같다:

600nm 파장의 적색 광의 경우, 위상차는 140 내지 190nm, 바람직하게는 145 내지 180nm, 매우 바람직하게는 145 내지 160nm, 가장 바람직하게는 150nm이다.

550nm 파장의 녹색 광의 경우, 위상차는 122 내지 152nm, 바람직하게는 127 내지 147nm, 매우 바람직하게는 132 내지 142nm, 가장 바람직하게는 137nm이다.

450nm 파장의 청색 광의 경우, 위상차는 85 내지 120nm, 바람직하게는 90 내지 115nm, 매우 바람직하게는 100 내지 115nm, 가장 바람직하게는 112nm이다.

필름의 위상차는, 예를 들면 이성체화를 야기하는 광조사의 강도 및/또는 지속기간을 변화시킴으로써 변화될 수 있다.

바람직하게는 패턴화된 이축 위상차 필름은 하기 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된다:

A) 동일하거나 상이한 하나 이상의 광민감성 화합물, 하나 이상의 키랄 화합물 및 하나 이상의 중합성 화합물을 포함하는 키랄 중합성 메소젠 물질층을 평면 배향으로 정렬하거나 선택적으로 평면 배향으로 정렬될 기판 상에 제공하는 단계,

B) 예를 들면 광마스크를 통해 물질의 선택된 영역이 서로 다른 양의 UV 힘을 받아서 광민감성 화합물의 광반응이 유도되어 선택된 영역의 광민감성 화합물이 비선택된 영역과는 다른 정도의 광반응을 나타내도록 물질을 선형 편광된 광, 바람직하게는 선형 편광된 UV 광으로 조사하는 단계,

C) 키랄 메소젠 물질을 중합시키는 단계,

D) 중합된 물질을 기판으로부터 선택적으로 제거하는 단계.

본 발명의 이축 필름은, 특히 LCD에서 시야각 보상을 위한 보상기 또는 위상차판으로서, 단독으로 또는 다른 위상차 필름과 조합되어 사용될 수 있다.

바람직하게 이축 필름은 평면이거나, 호메오트로픽하거나, 경사지거나 또는 비스듬한 구조를 갖는 A-플레이트, C-플레이트 및 O-플레이트 위상차판 또는 이방성 액정 필름으로 이루어진 군에서 선택된 추가의 위상차판과 조합하여 사용된다. 특히 바람직하게는 이축 필름을 경사지거나 비스듬한 구조, 특히 매우 바람직하게는 비스듬한 구조를 갖는 하나 이상의 O-플레이트 위상차판과 조합해서 사용한다.

따라서, 또한 본 발명은 상기 및 하기에 기재된 바와 같이 하나 이상의 이축 위상차 필름을 포함하고, 선택적으로는 비스듬하거나 경사진 구조를 갖는 하나 이상의 O-플레이트 위상차판을 추가로 포함하는 보상기에 관한 것이다.

본 발명의 보상기에 사용될 수 있는 O-플레이트 위상차판 및 이들의 제조법의 적합한 예는 그 전체가 본원에 참고로 인용된 국제 공개공보 제 01/20393호에 기재되어 있다.

편광판 및 위상차판과 같은 개별적인 광학 필름을 함께 적층시키거나, 접착층, 예를 들어 TAC 또는 DAC(트라이- 또는 다이아세틸셀룰로즈) 필름에 의해 연결시킬 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 및 하기에 기재된 바와 같이 하나 이상의 이축 필름 또는 보상기를 포함한 액정 디스플레이이다.

특히 바람직하게는 액정 디스플레이 장치가 하기 구성요소를 포함하고, 하기 구성요소가 분리되거나, 적층되거나, 서로의 상부에 탑재되거나, 접착층에 의해 이들 조립 수단의 임의 조합으로 연결되는 것이 가능하다:

- 서로 대향하는 표면을 갖는 2개의 투과성 기판, 상기 2개의 투과성 기판 중의 적어도 하나의 내측에 제공되고 선택적으로는 정렬층에 겹쳐 놓인 전극층, 및 상기 2개의 투과성 기판 사이에 존재하는 액정 매질에 의해 형성된 액정 셀,

- 상기 투과성 기판의 외측에 배치된 편광판, 또는 상기 기판을 감싸는(sandwiching) 한 쌍의 편광판, 및

- 상기 액정 셀 및 상기 하나 이상의 편광판 사이에 위치한 본 발명에 따른 하나 이상의 이축 필름 또는 보상기.

본 발명에 따른 이축 필름 및 보상기는 종래의 디스플레이, 구체적으로는 TN(비틀린 네마틱), HTN(고도로 비틀린 네마틱) 또는 STN(과도하게 비틀린 네마틱) 모드의 디스플레이, AMD-TN(액티브 매트릭스 구동된 TN) 디스플레이 또는 '슈퍼 TFT' 디스플레이로도 공지된 IPS(평면내 스위칭) 모드의 디스플레이, DAP(정렬된 상의 변형) 또는 VA(수직 정렬된) 모드의 디스플레이, 예를 들어 ECB(전기적으로 제어되는 복굴절), CSH(컬러 슈퍼 호메오트로픽), VAN 또는 VAC(수직 정렬된 네마틱 또는 콜레스테릭) 디스플레이, MVA(멀티-도메인 수직 정렬된) 디스플레이, 벤드 모드 디스플레이 또는 혼성형 디스플레이, 예를 들어 OCB(광학적으로 보상된 벤드 셀 또는 광학적으로 보상된 복굴절), R-OCB(반사성 OCB), HAN(혼성 정렬된 네마틱) 또는 파이-셀(π-셀) 디스플레이의 보상을 위해, 또한 트랜스플렉티브(transflective) 디스플레이를 위해 사용될 수 있다.

하기에 본 발명의 바람직한 실시태양에 따른 보상된 디스플레이를 기재한다.

층상 이방성 매질을 위해 베레만(Berreman) 4×4 매트릭스 방법을 이용하여 하기 기재된 바와 같이 컴퓨터 시뮬레이션을 수행한다.

비틀린 네마틱(TN) 모드

도 3A 및 도 3B는 오프-상태에서 비틀린 네마틱 배향으로 네마틱 액정 혼합물을 갖는 LC 셀, 상기 셀의 각 측면에 평면 A-플레이트, (단축) 음의 C-플레이트 및 비스듬한 O-플레이트를 포함한 보상기, 및 상기 셀 및 상기 보상기를 감싸고 직각으로 교차된 편광 축을 갖는 2개의 편광판을 포함하는, 선행 기술에 따른 보상된 TN 디스플레이를 나타낸다.

도 3C는 본 발명의 바람직한 제 1 실시태양에 따른 보상된 TN 디스플레이를 예시적으로 나타내는데, 여기서 도 3A 및 도 3B와 비교해보면 상기 보상기는 개별적인 A-플레이트 및 음의 C-플레이트 위상차판 대신 본 발명에 따른 단일 이축 음의 C 필름을 포함한다.

컴퓨터 시뮬레이션에서는 특정 배열에서 도 3C에 도시된 바와 같은 보상기가 TN 디스플레이의 광학 성능을 상당히 개선시킴을 보여주었다. 보상기 배열은 도파 모드(O-모드 또는 E-모드) 및 비스듬한 이축 필름의 상대적 위치에 좌우된다. 또한, 모델링은 단일 이축 필름 및 비스듬한 필름을 포함하는 도 3C에 따른 보상기를 사용하여 달성된 광학 성능이 비스듬한 필름이 연속해서 적층된 개별적인 A-플레이트 및 음의 C-플레이트를 포함하는 도 3A 또는 도 3B에 따른 보상기를 사용하여 달성된 광학 성능보다 훨씬 우수할 수 있음을 보여주었다.

예를 들어 도 3C에 도시된 보상 적층체에서 본 발명의 이축 필름의 방향성 굴절률의 비는 굴절률 크기보다 훨씬 중요하다. 예를 들어, n_x=1.65, n_y=1.60 및 n_z=1.50인 이축 필름의 경우, 1200㎚ 두께의 필름에 의해 우수한 콘트라스트가 달성된다.

그러나, 예를 들어 평면내 및 평면외 이방성(Δn_yz 및 Δn_xy)을 인자만큼 감소시키고, 필름 두께에 동일한 인자를 곱해 실질적으로 동일한 광학 성능을 갖는 필름을 수득하는 것 또한 가능하다. 이 방법은 본 발명에 따른 이축 필름에 적용가능하다.

멀티-도메인 수직 정렬된 (MVA) 모드

컴퓨터 시뮬레이션은 음의 C-플레이트 및 A-플레이트를 사용하여 모든 시야 방향에서 80°이하의 각도에서 10:1 콘트라스트 비를 달성하도록 MVA 모드 디스플레이가 보상될 수 있음을 보여주었다. 이러한 유형의 보상은 또한 색상 성능을 개선시켜 축이탈 색상 유실을 감소시킨다.

도 4A는 오프-상태에서 호메오트로픽 배향으로 네마틱 액정 혼합물을 갖는 LC 셀, LC 셀의 한 측면 상에 평면 A-플레이트 및 (단축) 음의 C-플레이트를 포함한 보상기, 및 상기 셀 및 상기 보상기를 감싸는 직각으로 교차된 편광 축을 갖는 2개의 편광판을 포함하는, 보상된 MVA 디스플레이를 도시한다.

도 4B는 2개의 교차된 편광판 사이에 놓인 호메오트로픽 LC 셀 및 상기 LC 셀의 한 측면 상에 본 발명에 따른 이축 음의 C 필름을 포함하는, 본 발명의 바람직한 제 2 실시태양에 따른 보상된 MVA 디스플레이를 예시적으로 도시한다.

전술한 바와 같이, 음의 C-플레이트 및 A-플레이트(평면 필름)의 조합은 이축 음의 C 필름과 비슷할 수 있다. 도 4B에 도시된 바와 같이 MVA 모드의 디스플레이로 단일 이축 음의 C 필름을 적용하면 놀랍게도 도 4A에 도시된 바와 같이 개별적으로 적용된 필름에 비해 개선된 콘트라스트를 나타낸다.

OCB 또는 파이-셀 모드

도 5A는 오프-상태에서 표준 OCB 배열(균일한 가장자리 정렬 및 벤드 구조)을 갖는 네마틱 액정 혼합물을 갖는 LC 셀, 상기 LC 셀의 각 측면에 평면 A-플레이트 및 (단축) 음의 C-플레이트를 포함하는 보상기, 및 상기 셀 및 상기 보상기를 감싸는 직각으로 교차된 편광 축을 갖는 2개의 편광판을 포함하는, 보상된 OCB 모드 디스플레이를 도시한다.

도 5B는, 2개의 교차된 편광판 사이에 놓인 벤드 구조를 갖는 LC 셀 및 상기 LC 셀의 각 측면 상의 본 발명에 따른 이축 음의 C 필름을 포함하는, 본 발명의 바람직한 제 3 실시태양에 따른 보상된 OCB 디스플레이를 예시적으로 도시한다.

컴퓨터 시뮬레이션은 도 5B에 도시된 바와 같은 단일 이축 음의 C 필름을 도 5A에 도시된 바와 같은 개별적인 A-플레이트 및 음의 C-플레이트를 대체하는데 사용하여 적층체 중의 상이한 필름의 수를 감소시키면서도 동등한 광학 성능을 나타낼 수 있음을 보여주었다.

셀내 용도

추가의 바람직한 실시태양에서, 본 발명에 따른 이축 필름은 디스플레이의 스위칭 가능한 LC 셀의 외부가 아니라 스위칭 가능한 LC 셀을 형성하고 스위칭 가능한 LC 매질(셀내 적용)을 함유하는 기판, 일반적으로 유리 기판 사이에서 LCD 내의 광학 위상차 필름으로 사용된다.

광학 위상차판이 일반적으로 LC 셀과 편광판 사이에 위치하는 종래의 디스플레이와는 달리, 광학 위상차 필름의 셀내 적용은 여러 이점을 갖는다. 예를 들면 광학 필름이 LC 셀을 형성하는 유리 기판의 외부에 접착된 디스플레이는 통상적으로 패럴랙스(parallax) 문제를 겪고, 이는 시야 각 성질을 심하게 손상시킬 수 있다. 위상차 필름이 LC 디스플레이 셀의 내부에 제조되는 경우, 이들 패럴랙스 문제를 감소시키거나 심지어는 회피할 수 있다.

또한 광학 위상차 필름의 셀내 적용은 LCD 장치의 전체 두께를 감소시킬 수 있게 하고, 이는 평면 패널 디스플레이의 경우 중요한 이점이다. 또한, 디스플레이는 보다 튼튼해진다. 연신된 플라스틱 필름 등과 비교하였을 때 LC 물질의 더 높은 복굴절로 인해 더 얇게 제조될 수 있기 때문에, 본 발명에 따른 중합된 LC 물질을 포함하는 필름이 셀내 용도에 특히 유리하다. 따라서, 2마이크론 이하의 두께를 갖는 필름을 사용할 수 있고, 이는 셀내 용도에 특히 적합하다.

따라서, 본 발명은 또한

- 적어도 하나가 입사광에 투과성인 2개의 평행한 평면 기판, 상기 2개의 투과성 기판 중 하나 이상의 내면 상에 제공되고 선택적으로 정렬층과 포개어지는 전극층, 및 상기 2개의 기판 사이에 존재하고 전기장의 적용에 의해 2개 이상의 상이한 상태 사이로 스위칭 가능한 액정 매질에 의해 형성되는 액정 셀,

- 액정 셀의 제 1 측면 상의 제 1 선형 편광판,

- 선택적으로, 액정 셀의 제 2 측면 상의 제 2 선형 편광판을 포함하고,

상기 액정 셀의 2개의 평행한 평면 기판 사이에 위치하는 상기 및 하기 개시된 바와 같은 하나 이상의 이축 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 LCD에 관한 것이다.

이 실시태양에 따른 바람직한 LCD는

- 서로에 대해 평행하고 이들 중 적어도 하나가 입사광에 투과성인 제 1 및 제 2 기판 평면; LC 셀의 각각의 픽셀을 개별적으로 스위칭하는데 사용될 수 있고, 바람직하게는 트랜지스터와 같은 활성 요소, 매우 바람직하게는 TFT인 비선형 전기 요소의 상기 기판 중 하나 상의 어레이; 상기 기판, 바람직하게는 비선형 요소의 어레이를 갖는 것과 반대쪽의 기판 상에 제공되고, 3원색인 적색, 녹색 및 청색(R, G, B) 중 하나를 전달하는 서로 다른 픽셀의 패턴을 갖는 컬러 필터 어레이(상기 컬러 필터는 선택적으로 평탄화층에 의해 커버된다); 제 1 기판의 내측 상에 제공된 제 1 전극층; 선택적으로 상기 제 2 기판의 내측 상에 제공된 제 2 전극층; 선택적으로 상기 제 1 및 제 2 전극 상에 제공된 제 1 및 제 2 정렬층; 및 전기장의 적용에 의해 2개 이상의 서로 다른 배향 사이를 스위칭할 수 있는 LC 매질을 포함하는 액정(LC) 셀,

- LC 셀의 제 1 측면 상의 제 1(또는 '전면') 선형 편광판,

- 선택적으로 LC 셀의 제 2 측면 상의 제 2(또는 '후면') 선형 편광판, 및

- 상기 및 하기 개시된 바와 같은 하나 이상의 이축 필름을 포함하며,

상기 이축 필름이 LC 셀의 제 1 기판과 제 2 기판 사이, 바람직하게는 컬러 필터와 액정 매질 사이, 매우 바람직하게는 컬러 필터와 상기 전극층 중 하나 사이 또는 평탄화층이 존재하는 경우 평탄화층과 전극층 중 하나 사이에 위치함을 특징으로 한다.

이 바람직한 실시태양에 따른 LCD는 도 6A에 예시적으로 도시되어 있고, 이는 2개의 기판(11a, 11b), TFT 어레이(12), 컬러 필터 어레이(13a), 선택적으로 평탄화 층(13b), 전극층((14) 및 선택적으로 (15)), 선택적으로 2개의 정렬층(16a, 16b), LC 매질(17), 및 평탄화층과 LC 매질 사이에 위치하고, 선택적으로 다른 정렬층(16c) 상에 제공된 본 발명의 이축 필름(4)을 포함한다. 디스플레이 모드에 따라 평탄화층(13a), 정렬층(16a) 및/또는 (16b), 및 전극층(14) 및 (15) 중 하나가 또한 생략될 수 있다. 바람직하게는, 정렬층(16c)은 광학 위상차 필름(4)과 평탄화층(13b) 사이에 존재한다.

이축 필름(4)은 또한 광학 위상차 필름이 평탄화층으로 작용하도록 평탄화층(13b)의 존재없이 컬러 필터 어레이(13a) 상에 직접(즉, 중간층의 존재 없이) 위치될 수 있다. 또한, 광학 위상차 필름(4)이 컬러 필터 어레이(13a)와 평탄화층(13b) 사이에 위치하는 것 또한 가능하다. 바람직하게는 정렬층(16c)은 광학 위상차 필름(4)과 컬러 필터(13a) 사이에 존재한다.

특히 바람직하게는, 이축 필름(4)은 디스플레이 셀 내부에서 컬러 필터(13a)나 평탄화층(13b)의 상부에 직접 제조될 수 있다. 즉, 선택적으로 정렬층에 의해 커버된 컬러 필터나 평탄화층이 LC 필름 제조를 위한 기판으로 작용한다.

제 1 및 제 2 편광판은 LC 셀을 감싸도록 LC 셀의 외부에 적용될 수 있다. 다르게는 편광판 중 하나 또는 둘 모두가 LC 매질을 감싸도록, 이들을 LC 셀 내측에 적용할 수 있다. 예를 들면 도 6B에 도시된 바와 같은 디스플레이에서, 2개의 편광판(18) 및 (19)는 LC 셀을 형성하는 기판의 내부 표면(11a, 11b) 상에 적용된다.

이상적으로, 편광판은 컬러 필터나 TFT를 적용하기 전에 기판의 내부 표면에 직접 적용된다.

예를 들면 유럽 특허 제 0 397 263A호 또는 유럽 특허 제 1 132 450A호에 개시된 바와 같은 이색성 염료를 포함하는 중합되거나 가교결합된 액정 물질을 포함하는 선형 편광판이 셀내 용도에 특히 적합하고 바람직하다.

컬러 필터(13a)로서, 평평한 패널 디스플레이에 사용하는 것으로 종래 기술에서 공지된 임의의 표준 컬러 필터를 사용할 수 있다. 이런 컬러 필터는 전형적으로 3원색인 적색, 녹색 및 청색(R, G, B) 중 하나를 전달하는 서로 다른 픽셀의 패턴을 갖는다.

멀티플렉스 또는 매트릭스 디스플레이가 특히 바람직하고, 액티브 매트릭스 디스플레이가 매우 바람직하다.

다른 바람직한 실시태양은 3개의 다른 위상차를 갖는 영역 또는 픽셀을 갖는 이축 필름에 관한 것으로, 각각의 영역 또는 픽셀에서 선형 편광이 원형 편광으로 전환되는 효율이 색 R, G, B 중 하나를 위해 최적화되도록, 바람직하게는 컬러 필터 각각의 R-, G- 또는 B-픽셀이 그 색을 위해 최적화된 위상차를 갖는 이축 필름의 상응하는 픽셀에 의해 커버될 수 있게 상기 컬러 필터 상에 위치하도록 이들 영역에서의 위상차 값이 조절된다.

예를 들면 픽셀화된 이축 QWF는 약 112nm, 137nm 및 150nm(이들은 각각 컬러 필터의 450nm에서의 청색(B) 픽셀, 550nm에서의 녹색(G) 픽셀 및 600nm에서의 적색(R) 픽셀의 파장의 대략 1/4에 상응한다)의 위상차를 갖는 3가지 유형의 픽셀을 갖도록 구축될 수 있다. 픽셀화된 HWF가 유사하게 제조될 수 있다. 이와는 대조적으로, 픽셀화되지 않은 필름은 디스플레이의 모든 영역에 대해 평균의 균일한 성질만을 제공할 것이다.

RGB-패턴의 대안으로 또는 이에 추가하여, 이축 필름은 QWF(또는 HWF) 위상차를 갖는 영역 및 다른 위상차, 예를 들면 0 위상차를 갖는 영역의 패턴을 가질 수 있다. 이런 패턴화된 필름은 패턴화된 트랜스플렉티브(transflective) 디스플레이, 예를 들면 국제 공개공보 제 03/019276 A2호, 또는 반 더 잔드(van der Zande) 등의 문헌[SID Digest 14.2, 2003, page 194-197], 루센달(S. Roosendaal) 등의 문헌[SID Digest 8.1, 2003, page 78-81] 및 쿠보(M. Kubo) 등의 문헌[Proccedings of the IDW 1999, page 183-186]에 개시된 바와 같은 홀-인-미러(hole-in-mirror) 형 트랜스플렉티브 디스플레이에서의 보상기로서 특히 적합하다.

셀내 필름으로서 전형적으로 25 내지 60nm의 위상차를 갖는 예를 들면 VA 또는 MVA 유형의 LCD에서 사용하기 위해 본 발명에 따른 비패턴화된 이축 필름을 이용하는 것 또한 가능하다.

본 발명 및 전술한 바람직한 실시태양에서, A-플레이트는 바람직하게는 평면 구조를 갖는 중합된 액정 물질의 필름이다. 음의 C-플레이트는 바람직하게는 짧은 피치 콜레스테릭 구조 및 UV 범위에서의 반사를 갖는 중합된 액정 물질의 필름이다. O-플레이트는 바람직하게는 비스듬한 구조를 갖는 중합된 액정 물질의 필름이다. 그러나, 종래 기술 분야에 공지된 다른 A-플레이트, C-플레이트 및 O-플레이트 위상차판을 사용할 수도 있다. 적합한 필름은 예를 들어 미국 특허 제 5,619,352호 또는 국제 공개공보 제 01/20393호에 개시되어 있다.

본 발명에 따른 이축 필름은 혼합물의 반사 파장이 중합에 통상적으로 사용되는 광의 파장 미만(전형적으로는 약 365㎚)이 되도록, 그리고 복굴절의 국소 변이가 가능해지도록 개발된 중합성 키랄 액정 물질로부터 제조될 수 있다. 이는 예를 들어 고도로 비틀리고/비틀리거나 다량으로 하나 이상의 키랄 성분을 첨가하여 브래그 반사 대역을 UV 영역으로 밀어내고, 하나 이상의 광민감성 화합물을 첨가함으로써 달성된다.

또한, 본 발명에 따른 혼합물 및 물질은 대량 생산에 특히 적합한, 5분 미만의 경화 시간을 갖는, 플라스틱 기판 상의 제조에 적합한 필름 생산 공정을 가능하게 한다.

중합성 물질은 바람직하게는 키랄 스멕틱 액정(LC) 상 또는 키랄 네마틱(콜레스테릭) LC 상 또는 청색 상을 갖는 LC 물질이다. 적합한 스멕틱 물질은 예를 들면 키랄 스멕틱 C 상을 갖는 LC 물질을 포함한다.

중합성 물질이 콜레스테릭 LC(CLC) 물질인 것이 특히 바람직하다. 바람직하게 이는 하나 이상의 비키랄 중합성 메소제닉 화합물 및 하나 이상의 키랄 화합물을 포함한다. 키랄 화합물은 예를 들어 액정 혼합물 또는 장치에 사용되는 키랄 도판트와 같은 비중합성 키랄 화합물, 중합성 키랄 비메소제닉 화합물 또는 중합성 키랄 메소제닉 화합물 중에서 선택될 수 있다. 적은 양으로 사용되더라도 짧은 피치 CLC 혼합물을 제공하기 때문에 높은 나선형 비틀림 힘을 갖는 키랄 도판트가 특히 바람직하다.

하기의 a) 내지 c) 성분을 포함하고, d) 내지 h) 성분 중 하나 이상을 선택적으로 포함하는 키랄 중합성 메소제닉 물질이 특히 바람직하다:

a) 하나 이상의 중합성 기를 갖는 하나 이상의 중합성 메소제닉 화합물,

b) 중합성 및/또는 메소제닉일 수도 있고, 성분 a) 및/또는 c)의 화합물 또는 추가 화합물 중 하나일 수 있는 하나 이상의 키랄 화합물,

c) 중합성 및/또는 메소제닉일 수도 있고, 성분 a) 및/또는 b)의 화합물 또는 추가 화합물 중 하나일 수 있는 하나 이상의 광민감성 화합물,

d) 1개, 2개 또는 그 이상의 중합성 기를 갖는 하나 이상의 비메소제닉 화합물,

e) 하나 이상의 광개시제,

f) 물질이 광중합되는 경우, 광중합을 개시하는데 이용되는 파장에서 최대 흡수를 나타내는 하나 이상의 염료,

g) 하나 이상의 쇄 전달제,

h) 하나 이상의 표면-활성 화합물.

상기 및 하기에 기재된 바와 같은 키랄 중합성 메소제닉 및 LC 물질은 본 발명의 또다른 목적이다.

바람직하게 비키랄 및 키랄 화합물은 상이한 수의 중합성 기를 갖는다.

본 발명의 바람직한 실시태양에서 중합성 물질은 하나 이상의 이작용성 또는 다작용성 키랄 중합성 메소제닉 화합물 및 하나 이상의 일작용성, 이작용성 또는 다작용성 비키랄 중합성 메소제닉 화합물을 포함한다.

본 발명의 다른 바람직한 실시태양에서 중합성 물질은 하나 이상의 일작용성 키랄 중합성 메소제닉 화합물 및 하나 이상의 일작용성, 이작용성 또는 다작용성 비키랄 중합성 메소제닉 화합물을 포함한다.

다른 바람직한 실시태양에서 중합성 물질은 하나 이상의 비중합성 키랄 화합물 및 하나 이상의 일작용성, 이작용성 또는 다작용성 중합성 메소제닉 화합물을 포함한다.

이작용성 또는 다작용성 중합성 화합물이 중합성 물질에 존재하는 경우, 중합체 망상구조가 형성된다. 이러한 망상구조로 제조된 광학 위상차 필름은 자체-지지되고, 높은 기계적 및 열적 안정성과 물리적 특성 및 광학 특성의 낮은 온도 의존성을 나타낸다.

이작용성 및 다작용성 화합물의 농도를 변화시킴으로써, 광학 위상차 필름의 광학 특성의 온도 의존성, 열적 및 기계적 안정성 또는 용매 저항에 중요한 중합체 필름의 가교 밀도, 및 유리 전이 온도 등의 물리적 및 화학적 특성을 용이하게 조정할 수 있다.

바람직한 중합성 LC 혼합물은

- 0 내지 80%, 바람직하게는 5 내지 50%의, 2개 이상의 중합성 기를 갖는 하나 이상의 비키랄 메소제닉 화합물,

- 0 내지 80%, 바람직하게는 5 내지 50%의, 하나의 중합성 기를 갖는 하나 이상의 비키랄 메소제닉 화합물,

- 1 내지 80%, 바람직하게는 5 내지 50%의 하나 이상의 중합성 키랄 메소제닉 화합물, 및/또는 0.1 내지 20%의 하나 이상의 비중합성 키랄 화합물(메소제닉일 수도 있음),

- 5 내지 100%의, 바람직하게는 1 또는 2개의 중합성 기를 갖는, 하나 이상의 광민감성 메소제닉 화합물,

- 0 내지 15%, 바람직하게는 0.01 내지 10%, 매우 바람직하게는 0.05 내지 5%의 하나 이상의 광개시제,

- 0 내지 10%의 하나 이상의 쇄 전달제,

- 0 내지 5%의 하나 이상의 비중합성 또는 일작용성, 이작용성 또는 다작용성 중합성 계면활성제.

막대형 또는 보드형 메소제닉 또는 액정 화합물이 특히 바람직하다.

본 발명에 사용되는 중합성 메소제닉 일작용성, 이작용성 또는 다작용성 중합성 화합물은 당 분야에 공지되어 있는, 예를 들어 유기 화학의 표준 문헌(예: [Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Thieme-Verlag, Stuttgart])에 기재된 방법에 의해 제조될 수 있다.

본 발명에 따른 중합성 LC 혼합물에서 단량체 또는 공단량체로서 사용될 수 있는 적합한 중합성 메소제닉 화합물의 예는 예를 들어 국제 공개공보 제 93/22397호; 유럽 특허 제 0 261 712호; 독일 특허 제 19504224호; 국제 공개공보 제 95/22586호, 국제 공개공보 제 97/00600호 및 영국 특허 제 2 351 734호에 기재되어 있다. 그러나, 이들 문헌에 개시된 화합물은 본 발명의 범주를 제한하지 않고 단지 예로서 간주되어야 한다.

특히 유용한 키랄 및 비키랄 중합성 메소제닉 화합물의 예는 하기에 열거된 바와 같지만, 이들은 단지 예시일 뿐으로 본 발명을 한정하고자 함이 아니라 본 발명을 설명하고자 하는 것으로 간주되어야 한다:

상기 화학식에서,

P는 중합성 기, 바람직하게는 아크릴, 메타크릴, 비닐, 비닐옥시, 프로페닐 에터, 에폭시, 옥세탄 또는 스타이릴 기이고,

x 및 y는 동일하거나 상이하게 1 내지 12의 정수이고,

A는 1,4-사이클로헥실렌이거나, 또는 L¹으로 선택적으로 일-, 이- 또는 삼치환된 1,4-페닐렌이고,

u 및 v는 각각 독립적으로 0 또는 1이고,

Z⁰및 X⁰는 각각 독립적으로 -O-, -S-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -NR'-CO-NR'-, -O-CO-NR'-, NR'-COO-, -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -C≡C- 또는 단일 결합이고,

R'은 H 또는 탄소수 1 내지 6개의 알킬이고,

R⁰는 극성 기 또는 비극성 기이고,

Ter은 예를 들어 멘틸과 같은 터페노이드 라디칼이고,

Chol은 콜레스테릴 기이고,

L, L¹ 및 L²는 각각 독립적으로 H, F, Cl, CN이거나 선택적으로 할로겐화된 1 내지 7개의 탄소원자를 갖는 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알킬카보닐옥시, 알콕시카보닐 또는 알콕시카보닐옥시 기이고,

r은 0, 1, 2, 3 또는 4이다.

상기 화학식에서 페닐 고리는 선택적으로 1, 2, 3 또는 4개의 L기에 의해 선택적으로 치환된다.

이와 관련해서 '극성 기'란 용어는 F, Cl, CN, NO₂, OH, OCH₃, OCN, SCN, 선택적으로 불소화된 4개 이하의 탄소원자를 갖는 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시 기이거나, 또는 모노-, 올리고- 또는 폴리불소화된 1 내지 4개의 탄소원자를 갖는 알킬 또는 알콕시 기 중에서 선택된 기를 의미한다. '비극성 기'란 용어는 상기 '극성 기'의 정의에 포함되지 않는, 1개 이상, 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소원자를 갖는 선택적으로 할로겐화된 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시 기를 의미한다.

적합한 키랄 도판트는 예를 들어 시판되는 R- 또는 S-811, R- 또는 S-1011, R- 또는 S-2011, R- 또는 S-3011, R- 또는 S-4011, R- 또는 S-5011, 또는 CB 15(독일 다름스타트 소재의 메르크 카게아아(Merck KGaA))에서 선택될 수 있다. 높은 나선 비틀림 힘(HTP)을 갖는 키랄 화합물이 매우 바람직하고, 특히 국제 공개공보 제 98/00428호에 개시된 바와 같은 소르비톨 기를 포함하는 화합물, 영국 특허 제 2,328,207호에 개시된 바와 같은 하이드로벤조인 기를 포함하는 화합물, 국제 공개공보 제 02/94805호에 개시된 바와 같은 키랄 바이나프틸 유도체, 국제 공개공보 제02/34739호에 개시된 바와 같은 키랄 바이나프톨 아세탈 유도체, 국제 공개공보 제 02/06265호에 개시된 바와 같은 키랄 TADDOL 유도체 및 국제 공개공보 제 02/06196호 및 국제 공개공보 제 02/06195호에 개시된 바와 같은 하나 이상의 불소화된 연결 기 및 말단 또는 중심 키랄 기를 갖는 키랄 화합물이 매우 바람직하다.

적합한 광반응성 또는 광민감성 화합물은 종래 기술에 공지되어 있다. 이들은 예를 들면 광이성체화, 광-프리스 재배열 또는 2+2 고리부가되거나, 또는 광조사시 다른 광분해 과정을 나타내는 화합물이다. 광이성체화 화합물이 특히 바람직하다. 이들 화합물의 예는 아조벤젠, 벤즈알독심, 아조메틴, 스틸벤, 스파이로피란, 스파이로옥사딘, 펄가이드, 다이아릴에텐, 신나메이트를 포함한다. 추가의 예는 예를 들면 유럽 특허 제 1247796호에 개시된 바와 같은 2-메틸렌인단-1-온 및 예를 들면 유럽 특허 제 1 247 797호에 개시된 바와 같은 (비스-)벤질리덴-사이클로알칸온이다.

특히 바람직하게는 LC 물질은 하나 이상의 신나메이트, 특히 예를 들면 영국 특허 제 2 314 839호, 유럽 특허 제 03007236.7호, 미국 특허 제 5,770,107호 또는 유럽 특허 제 02008230.1호 및 이들의 상응하는 특허에 개시된 바와 같은 중합성 메소제닉 또는 액정 신나메이트이다. 매우 바람직하게 LC 물질은 하기 화학식에서 선택된 하나 이상의 신나메이트를 포함한다:

상기 화학식에서,

P, A, L 및 v는 상기 주어진 의미를 갖고,

Sp는 이격기이고, 예를 들면 탄소수 1 내지 12의 알킬렌, 알킬렌-옥시, 알킬렌-카보닐, 알킬렌옥시-카보닐, 알킬렌-카보닐옥시 또는 알킬렌옥시-카보닐옥시이거나, 또는 단일 결합이고,

R은 상기 정의된 바와 같은 R⁰의 의미를 갖거나 P-Sp를 의미한다.

상기 정의된 바와 같은 극성 말단 기 R⁰를 함유하는 신나메이트 RM이 특히 바람직하다. R이 극성 기 R⁰인 화학식 I 및 II의 신나메이트 RM이 매우 바람직하다.

예를 들면 영국 특허 제 2 314 839호 또는 유럽 특허 제 03007236.7호에 개시된 바와 같은 키랄 소르비톨 신나메이트, 또는 키랄 기를 함유하는 미국 특허 제 5,770,107호에 개시된 바와 같은 신나메이트가 또한 바람직하다.

LC 물질에서 광반응을 야기하는데 사용되는 광조사는 광민감성 화합물의 유형에 의존하고, 당 분야의 숙련자에 의해 쉽게 선택될 수 있다. 일반적으로 UV-조사에 의해 유도되는 광반응을 나타내는 화합물이 바람직하다. 예를 들면 화학식 III, IV 및 V의 화합물과 같은 신나메이트 화합물의 경우, 전형적으로 UV-A 범위(320 내지 400nm)의 파장 또는 365nm의 파장을 갖는 UV-조사가 이용된다.

콜레스테릭 필름의 제조를 위해 중합성 LC 물질을 기판 위로 바람직하게 코팅하고, 균일한 배향으로 정렬하고, 중합하여 콜레스테릭 구조를 영구히 고정시킨다. 기판으로서 예를 들면 유리 또는 석영 시트 또는 플라스틱 필름 또는 시트를 사용할 수 있다. 또한, 중합 전에 및/또는 중합 동안에 및/또는 중합 후에 제 2 기판을 코팅된 혼합물의 상부 위에 놓을 수 있다. 기판을 중합 후에 제거하거나 제거하지 않을 수 있다. 화학 방사선에 의한 경화시 2개의 기판을 사용하는 경우 적어도 하나의 기판은 중합을 위해 사용되는 화학 방사선에 대해 전달성이어야 한 다. 등방성 또는 복굴절성 기판을 사용할 수 있다. 중합 후에 기판을 중합된 필름으로부터 제거하지 않는 경우, 바람직하게는 등방성 기판을 사용한다.

바람직하게 하나 이상의 기판은 플라스틱 기판, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스터, 폴리비닐알콜(PVA), 폴리카보네이트(PC) 또는 트라이아세틸셀룰로즈(TAC)로 이루어진 필름이고, 특히 바람직하게는 PET 필름 또는 TAC 필름이다. 복굴절성 기판으로서 예를 들어 단축 연신된 플라스틱 필름을 사용할 수 있다. 예를 들어 PET 필름은 듀퐁 테이진 필름즈(DuPont Teijin Films)로부터 상표명 멜리넥스(Melinex)로 시판된다.

중합성 LC 물질은 스핀-코팅 또는 블레이드 코팅과 같은 공지된 코팅 기법에 의해 기판 위로 적용될 수 있다. 이는 또한 당 분야의 전문가들에게 공지되어 있는 종래의 인쇄 기법, 예를 들면 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 릴-투-릴(reel-to-reel) 인쇄, 레터 프레스 인쇄, 그라비어 인쇄, 로토그라비어 인쇄, 플렉소그래픽 인쇄, 인타글리오 인쇄, 패드 인쇄, 가열 밀봉 인쇄, 잉크젯 인쇄 또는 스탬프나 인쇄 플레이트를 이용한 인쇄에 의해 기판에 적용될 수 있다.

또한 중합성 메소제닉 물질을 적합한 용매에 용해시킬 수도 있다. 이 용액을 예를 들면 스핀-코팅이나 인쇄 또는 다른 공지된 기법에 의해 기판 상에 코팅하거나 인쇄하고, 중합 전에 용매를 증발시켜 제거한다. 대부분의 경우 용매의 증발을 용이하게 하기 위해 혼합물을 가열하는 것이 적합하다. 용매로서 예를 들면 표준 유기 용매를 사용할 수 있다. 용매를 예를 들면 케톤(예를 들면 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 프로필 케톤 또는 사이클로헥산온), 아세테이트(예를 들면 메틸, 에틸 또는 부틸 아세테이트 또는 메틸 아세토아세테이트), 알콜(예를 들면 메탄올, 에탄올 또는 아이소프로필알콜), 방향족 용매(예를 들면 톨루엔 또는 자일렌), 할로겐화된 탄화수소(예를 들면 다이- 또는 트라이클로로메탄), 글리콜 또는 이의 에스터(예를 들면 PGMEA(프로필 글리콜 모노메틸 에터 아세테이트)), γ-부티로락톤 등에서 선택할 수 있다. 또한 상기 용매의 2성분, 3성분 또는 그 이상의 혼합물을 사용할 수도 있다.

LC 물질의 중합은 바람직하게는 이를 열 또는 화학 방사선에 노출시킴으로써 달성된다. 화학 방사선은 UV 광, IR 광 또는 가시광 등의 광을 사용한 조사, X-선 또는 감마-선을 사용한 조사 또는 이온 또는 전자 등의 고에너지 입자를 사용한 조사를 의미한다. 바람직한 중합은 특히 UV 광, 매우 바람직하게는 선형 편광된 UV 광을 사용한 광조사(photoirradiation)에 의해 수행된다. 화학 방사를 위한 공급원으로서 예를 들어 단일 UV 램프 또는 한 세트의 UV 램프를 사용할 수 있다. 높은 램프 전력을 사용하는 경우 경화 시간을 줄일 수 있다. 광복사(photoradiation)를 위한 또 다른 가능한 공급원으로는 레이저, 예를 들어 UV 레이저, IR 레이저 또는 가시광 레이저가 있다.

중합은 바람직하게는 화학 방사선의 파장에서 흡수하는 개시제의 존재 하에 수행된다. 예를 들어, UV 광에 의해 중합하는 경우, UV 조사 하에 분해되어 중합 반응을 개시하는 자유 라디칼 또는 이온을 생성하는 광개시제를 사용할 수 있다. UV 광개시제, 특히 라디칼성 UV 광개시제가 바람직하다.

바람직하게, 중합성 혼합물은 하나 이상의 종래의 광개시제 또는 액정 광개시제를 포함한다. 라디칼 중합용 표준 광개시제로서 예를 들면 시판되는 이르가큐어(등록상표, Irgacure) 651, 이르가큐어 184, 다로큐어(등록상표, Darocure) 1173 또는 다로큐어 4205(모두 시바 게이지 아게(Ciba Geigy AG)로부터 입수됨)를 사용할 수 있고, 양이온성 광중합의 경우 시판되는 UVI 6974(유니온 카바이드(Union Carbide)로부터 입수됨)를 사용할 수 있다.

경화 시간은 특히 중합성 물질의 반응성, 코팅된 층의 두께, 중합 개시제의 유형 및 UV 램프의 전력에 좌우된다. 본 발명에 따른 경화 시간은 바람직하게는 10분 이하, 특히 바람직하게는 5분 이하, 매우 특히 바람직하게는 2분 미만이다. 대량 생산을 위해 3분 이하, 매우 바람직하게는 1분 이하, 특히 30초 이하의 짧은 경화 시간이 바람직하다.

중합성 LC 물질은 하나 이상의 다른 적합한 구성요소, 예를 들어 촉매, 감광제, 안정제, 쇄 전달제, 억제제, 촉진제, 공반응 단량체, 계면활성 화합물, 윤활제, 습윤제, 분산제, 소수화제, 접착제, 흐름 개선제, 소포제, 탈기제, 희석제, 반응 희석제, 보조제, 착색제, 염료 또는 안료를 추가로 포함할 수 있다.

또한, 혼합물은 중합을 위해 사용된 방사선의 파장으로 조절된 흡수 최대값을 갖는 하나 이상의 염료, 특히 4,4'-아족시 아니솔 또는 시판되는 티누빈(Tinuvin)(스위스 바젤 소재의 시바 아게로부터 입수됨)과 같은 UV 염료를 포함할 수도 있다.

다른 바람직한 실시태양에서 중합성 물질의 혼합물은 하나의 중합성 작용기를 갖는 하나 이상의 비메소제닉 화합물을 70% 이하, 바람직하게는 1 내지 50% 포 함한다. 전형적인 예로는 알킬아크릴레이트 또는 알킬메타크릴레이트가 있다.

또한, 중합체의 가교결합을 증가시키기 위해, 중합체의 가교결합을 증가시키는 이작용성 또는 다작용성 중합성 메소제닉 화합물 대신에 또는 이와 더불어 중합성 LC 물질에 2개 이상의 중합성 작용기를 갖는 비메소제닉 화합물 하나 이상을 20% 이하로 첨가할 수 있다. 이작용성 비메소제닉 단량체의 전형적인 예로는 탄소수 1 내지 20의 알킬기를 갖는 알킬 다이아크릴레이트 또는 알킬 다이메타크릴레이트가 있다. 다작용성 비메소제닉 단량체의 전형적인 예로는 트라이메틸프로판 트라이메타크릴레이트 또는 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트가 있다.

또한, 본 발명의 중합체 필름의 물리적 특성을 개질시키기 위해 하나 이상의 쇄 전달제를 중합성 물질에 첨가할 수 있다. 특히 바람직한 것은 티올 화합물, 예를 들어 일작용성 티올 화합물(예: 도데칸 티올) 또는 다작용성 티올 화합물(예: 트라이메틸프로판 트라이(3-머캅토프로피오네이트))이고, 매우 바람직한 것은 예를 들면 국제 공개공보 제 96/12209호, 국제 공개공보 제 96/25470호 또는 미국 특허제 6,420,001호에 개시된 메소제닉 또는 액정 티올 화합물이다. 쇄 전달제를 첨가하는 경우 본 발명의 중합체 필름에서 자유 중합체 쇄의 길이 및/또는 두 가교결합 사이의 중합체 쇄의 길이를 조절할 수 있다. 쇄 전달제의 양을 증가시키면 수득되는 중합체 필름의 중합체 쇄의 길이는 감소된다.

콜레스테릭 필름을 제조하는데 있어서 키랄 중합성 물질의 평면 정렬을 달성시킬 필요가 있다. 즉, 나선 축을 필름 평면에 실질적으로 수직으로 배향시킬 필요가 있다. 평면 정렬은, 예를 들어 물질을 예를 들어 닥터 블레이드에 의해 전단 시킴으로써 달성될 수 있다. 또한, 정렬층, 예를 들어 문질러진 폴리이미드 또는 스퍼터링된 SiO_x층을 하나 이상의 기판의 상부에 적용할 수 있다. 또한, 추가의 정렬층을 적용하지 않고 예를 들어 문지름 천 또는 문지름 롤러에 의해 기판을 문질러서 평면 정렬을 달성할 수 있다. 낮은 경사각을 갖는 평면 정렬은 또한 하나 이상의 계면활성제를 중합성 메소제닉 물질에 첨가함으로써 달성될 수 있다. 적합한 계면활성제는 예를 들어 코나드(J. Cognard)의 문헌[Mol. Cryst. Liq. Cryst. 78, Supplement 1, 1-77 (1981)]에 기재되어 있다. 비이온성 계면활성제, 예를 들어 시판되는 플루오래드(등록상표, Fluorad)(3M으로부터 입수됨) 또는 조닐 FSN(등록상표, Zonyl FSN)(듀퐁(DuPont)으로부터 입수됨) 또는 유럽 특허 제 1 256 627A1호에 개시되어 있는 중합성 계면활성제와 같은 비이온성 플루오로카본 계면활성제가 특히 바람직하다. 영국 특허 제 2383 040A호에 개시된 바와 같은 다중블록 계면활성제 또한 바람직하다.

몇몇의 경우 정렬을 보조하는 제 2 기판을 적용하고 중합을 억제할 수도 있는 산소를 배제하는 것이 유리하다. 다르게는 비활성 기체의 대기 하에 경화를 수행할 수도 있다. 그러나, 적합한 광개시제 및 높은 UV 램프 전력을 이용한 공기 중 경화도 가능하다. 양이온성 광개시제를 사용하는 경우에는 산소 배제가 대부분 불필요하지만 물은 배제되어야 한다. 본 발명의 바람직한 실시태양에서 중합성 물질의 중합은 비활성 기체, 바람직하게는 질소 대기 하에서 수행된다.

Claims

나선으로 비틀린 구조 및 균일한 나선을 갖는 이방성 물질을 포함하고 380nm 미만의 파장의 광을 반사하며, 나선 축의 방향으로 주기적으로 변화되는 국소 복굴절을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 이축 필름.
삭제
제 1 항에 있어서,

필름 평면에서 직교 방향의 주 굴절률인 n_x 및 n_y, 및 필름 평면에 수직인 주 굴절률인 n_z를 갖고, n_x≠n_y≠n_z이고, n_x, n_y>n_z인 것을 특징으로 하는 광학 이축 필름.
제 1 항에 있어서,

380nm 내지 780nm의 파장의 광에 실질적으로 투과성인 것을 특징으로 하는 광학 이축 필름.
제 1 항에 있어서,

가교결합된 콜레스테릭 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 이축 필름.
제 1 항에 있어서,

서로 다른 광학 위상차 값을 갖는 상이한 영역의 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 이축 필름.
제 1 항에 있어서,

A) 동일하거나 상이한 하나 이상의 광민감성 화합물, 동일하거나 상이한 하나 이상의 키랄 화합물 및 동일하거나 상이한 하나 이상의 중합성 화합물을 포함하는 키랄 중합성 메소제닉 물질의 층을 평면 배향으로 정렬될 기판 상에 제공하는 단계,

B) 상기 키랄 중합성 메소제닉 물질을 선형 편광된 광으로 조사하여 키랄 중합성 메소제닉 물질의 선택된 영역에서 광민감성 화합물의 광반응을 유도하는 단계,

C) 상기 키랄 중합성 메소제닉 물질을 중합시키는 단계,

D) 중합된 키랄 중합성 메소제닉 물질을 기판으로부터 제거하는 단계

를 포함하는 방법에 의해 수득되는 것을 특징으로 하는 광학 이축 필름.
제 7 항에 있어서,

a) 하나 이상의 중합성 기를 갖는 하나 이상의 중합성 메소제닉 화합물,

b) 하기 화학식 (R1) 내지 (R23)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 키랄 화합물,

c) 아조벤젠, 벤즈알독심, 아조메틴, 스틸벤, 스파이로피란, 스파이로옥사딘, 펄가이드, 다이아릴에텐, 신나메이트, 2-메틸렌인단-1-온 및 (비스-)벤질리덴-사이클로알칸온으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 광민감성 화합물,

d) 1개, 2개 또는 그 이상의 중합성 기를 갖는 하나 이상의 비메소제닉 화합물,

e) 하나 이상의 광개시제,

f) 물질이 광중합되는 경우, 광중합을 개시하는데 이용되는 파장에서 최대 흡수를 나타내는 하나 이상의 염료,

g) 티올 화합물을 포함하는 하나 이상의 쇄 전달제(chain transfer agent),

h) 하나 이상의 표면-활성 화합물

에서 a) 내지 c) 성분을 포함하고, d) 내지 h) 성분 중 하나 이상을 포함하거나 포함하지 않는 키랄 중합성 메소제닉 물질로부터 수득되는 것을 특징으로 하는 광학 이축 필름:

상기 화학식에서,

P는 중합성 기이고,

x 및 y는 동일하거나 상이하게 1 내지 12의 정수이고,

A는 치환되지 않거나, L¹으로 일-, 이- 또는 삼치환된 1,4-페닐렌 또는 1,4-사이클로헥실렌이고,

u 및 v는 각각 독립적으로 0 또는 1이고,

Z⁰및 X⁰는 각각 독립적으로 -O-, -S-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -NR'-CO-NR'-, -O-CO-NR'-, NR'-COO-, -CH₂CH₂-, -CH=CH-, -C≡C- 또는 단일 결합이고,

R'은 H 또는 탄소수 1 내지 6개의 알킬이고,

R⁰는 극성 기 또는 비극성 기이고,

Ter은 터페노이드 라디칼이고,

Chol은 콜레스테릴 기이고,

L, L¹ 및 L²는 각각 독립적으로 H, F, Cl, CN이거나, 할로겐화되지 않거나 할로겐화된 1 내지 7개의 탄소원자를 갖는 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알킬카보닐옥시, 알콕시카보닐 또는 알콕시카보닐옥시 기이고,

r은 0, 1, 2, 3 또는 4이고,

페닐 고리는 치환되지 않거나, 1, 2, 3 또는 4개의 L기에 의해 치환된다.
제 7 항에 있어서,

상기 키랄 중합성 메소제닉 물질이 하나 이상의 일작용성 키랄 중합성 메소제닉 화합물 및 하나 이상의 일-, 이- 또는 다작용성 비키랄 중합성 메소제닉 화합물을 포함하는 광학 이축 필름.
제 7 항에 있어서,

상기 키랄 중합성 메소제닉 물질이 하나 이상의 이- 또는 다작용성 키랄 중합성 메소제닉 화합물 및 하나 이상의 일-, 이- 또는 다작용성 비키랄 중합성 메소제닉 화합물을 포함하는 광학 이축 필름.
제 7 항에 있어서,

상기 키랄 중합성 메소제닉 물질이 하나 이상의 비중합성 키랄 화합물 및 하나 이상의 일-, 이- 또는 다작용성 비키랄 중합성 메소제닉 화합물을 포함하는 광학 이축 필름.
제 7 항에 개시된 바와 같은 광학 이축 필름을 제조하는 방법.
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삭제
제 1 항 및 제 3 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 광학 이축 필름을 포함하는 보상기.
제 15 항에 있어서,

비스듬한 또는 경사진 구조를 갖는 하나 이상의 위상차 필름을 추가로 포함하는 보상기.
제 1 항 및 제 3 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 광학 이축 필름을 포함하는 액정 디스플레이.
하기 요소들을 포함하고, 하기 요소들이 분리되거나, 적층되거나, 서로의 상부에 탑재되거나, 접착제 층을 이용하여 이들 조립 수단의 임의의 조합으로 연결되는 것이 가능한 액정 디스플레이:

- 서로 마주 보는 표면을 갖는 2개의 투과성 기판, 상기 2개의 투과성 기판 중 하나 이상의 내측 상에 제공되고 정렬층과 포개어지거나 포개어지지 않는 전극층, 및 상기 2개의 투과성 기판 사이에 존재하는 액정 매질에 의해 형성된 액정 셀,

- 상기 투과성 기판의 외부에 정렬된 편광판, 또는 상기 기판을 감싸는(sandwiching) 한 쌍의 편광판, 및

- 상기 액정 셀과 상기 편광판 중 하나 이상의 사이에 위치하는, 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 광학 이축 필름.
(A) 서로에 대해 평행하고 적어도 하나가 입사광에 투과성인 제 1 및 제 2 기판 평면; 액정(LC) 셀의 개별적인 픽셀을 개별적으로 스위칭하는데 사용될 수 있는 상기 기판 중 하나 상의 비선형 전기 요소의 어레이; 상기 기판 중 하나 상에 제공되고, 3원색인 적색, 녹색 및 청색(R, G, B)중 하나를 전달하는 서로 다른 픽셀의 패턴을 갖는 컬러 필터 어레이로서, 상기 컬러 필터는 평탄화층에 의해 커버되거나 커버되지 않는 컬러 필터 어레이; 제 1 기판의 내측 상에 제공된 제 1 전극층; 및 전기장의 적용에 의해 2개 이상의 서로 다른 배향 사이를 스위칭할 수 있는 액정(LC) 매질을 포함하는 LC 셀로서, 상기 제 2 기판의 내측 상에 제공된 제 2 전극층; 및 상기 제 1 및 제 2 전극 상에 제공된 제 1 및 제 2 정렬층을 포함하는 LC 셀,

(B) 상기 LC 셀의 제 1 측면 상의 제 1(또는 '전면') 선형 편광판,

(C) 상기 LC 셀의 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 위치함을 특징으로 하는 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 광학 이축 필름

을 포함하며, 상기 LC 셀의 제 2 측면 상의 제 2(또는 '후면') 선형 편광판을 포함하거나 포함하지 않는, 액정 디스플레이.
제 17 항에 있어서,

TN(비틀린 네마틱), OCB(광학적으로 보상된 벤드), 파이-셀, VA(수직 정렬) 또는 MVA(다중-도메인 수직 정렬) 모드 또는 트랜스플렉티브(transflective) 디스플레이임을 특징으로 하는 액정 디스플레이.