KR100422497B1 - 액정표시장치 - Google Patents

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KR100422497B1
KR100422497B1 KR10-1998-0707374A KR19980707374A KR100422497B1 KR 100422497 B1 KR100422497 B1 KR 100422497B1 KR 19980707374 A KR19980707374 A KR 19980707374A KR 100422497 B1 KR100422497 B1 KR 100422497B1
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데이비드 코테스
시몬 그린필드
마크 굴딩
제임스 한머
셜리 말덴
오와인 리르 파리
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메르크 파텐트 게젤샤프트 미트 베쉬랭크터 하프퉁
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Abstract

본 발명은 액정 쎌 및 하나이상의 반사 편광자 또는 원형 편광을 생성하기 위한 수단으로서 하나이상의 반사 편광자를 포함하는 편광자 조합물을 포함하고, 이때 상기 반사 편광자가 나선형으로 꼬인 평면 분자 배향을 갖는 이방성 중합체 물질의 광학적 활성층을 포함하고, 상기 물질은 분자 헬릭스의 축이 상기 층에 횡방향으로 연장되도록 배향되고, 상기 분자 헬릭스의 피치는 최대 피치와 최소 피치간의 차이가 100nm이상이 되도록 하는 방식으로 변화되는 액정 디스플레이 소자에 관한 것으로, 이때 상기 반사 편광자를 a) 하나이상의 중합성 작용기를 갖는 하나이상의 비키랄 중합성 메소제닉 화합물, b) 하나의 중합성 작용기 및/또는 하나이상의 비중합성 키랄 메소제닉 화합물을 갖는 하나이상의 키랄 중합성 메소제닉 화합물, c) 개시제, d) 선택적으로, 하나이상의 중합성 작용기를 갖는 비메소제닉 화합물, e) 선택적으로, 염료 및 f) 선택적으로, 안정화제를 포함하는 키랄 중합성 메소제닉 물질의 혼합물을 공중합시켜 수득할 수 있음을 특징으로 한다.
본 발명은 또한 상기 반사 편광자의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 반사 편광자의 제조에 사용된 키랄 중합성 메소제닉 물질의 혼합물에 관한 것이다.

Description

액정 표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
당해 분야의 액정 표시장치에서, 휘도(brightness)는 보통 광로의 광 흡수에 의해 상당한 영향을 받는다. 특히, 통상적인 비틀린 네마틱 액정 표시에서의 편광판은 백라이트(backlight)에 의해 방출된 광강도의 60% 이상을 흡수할 수 있다. 따라서, 편광판의 흡수를 감소시키고, 표시의 휘도를 향상시키기 위해 많은 노력을 기울이고 있다. 백라이트 직접 투시 LC 표시에 있어서, 광 흡수능의 감소는 추가로 전력 소비를 상당히 감소시키고 백라이트 전구 수명을 연장시킬 수 있으며, 휴대용 장치에서 건전지 수명 및 크기를 개선시킬 수 있다.
가장 광범위하게 사용되는 편광판은 선형 편광을 생성하기 위한 시이트 편광판이다. 최적의 조건하에서, 이들 편광판은 입사광 강도의 최대 50%가 선형 편광으로 투과되는 단점을 갖는다. 이들 편광판의 저효율성과는 별도로, 다른 단점은 비투과 광성분을 흡수하고, 이는 상당한 편광판 가열을 발생시키고, 이에 의해 편광 특성의 바람직하지 않은 변화를 일으키거나 높은 백라이트 강도에서는 심지어 편광판을 파괴시킬 수 있다.
반사 편광판을 사용함으로써, 비편광을 편광으로 매우 효율적으로 전환시킬 수 있다. 이러한 형태의 편광판은 나선으로 비틀린 분자 배향을 갖는 키랄 메소제닉 물질층을 포함한다. 이러한 편광판이 비편광으로 조사될 때, 나선 분자 구조는 나선의 피치 생성물 및 메소제닉 물질의 평균 굴절률에 부합하는 파장의 입사광과상호작용한다. 이러한 상호작용은 나선형(우측편 또는 좌측편 각각)의 비틀림과 동일한 원형 편광의 비틀림을 갖는 동일한 원형 편광으로 입사광 강도의 50%를 반사시키는 반면에 나머지 50% 및 메소제닉 물질과 상호작용하지 않는 입사광의 파장은 투과된다. 반사광은 비편광될 수 있거나, 편광은 거울, 예컨대 표시의 백라이트에 의해 역전되어 편광판상으로 향할 수 있다.
이 방법에서, 입사 비편광의 임의의 파장대역은 이론적으로 100%가 원형 편광으로 전환될 수 있다. 이 파장대역의 대역폭(△λ)은 수학식 △λ = △n × p에 따라 메소제닉 물질의 복굴절률(△n) 및 분자 나선의 피치(p)에 의존한다. 그러나, 실질적으로 이용가능한 메소제닉 물질의 복굴절률은 0.3 미만이고, 이는 대역폭을 제한한다. 일반적으로, 대역폭은 30 내지 50nm, 100nm이하의 범위를 갖고, 이는 많은 용도에 충분하지 않다. 특히 가시광 스펙트럼의 상당 부분을 포함하는 대역폭이 산업 용도에서 매우 유리하다.
다른 반사 파장을 갖는 다수의 층으로 이루어진 편광판을 사용하여 이 문제를 극복하기 위한 노력이 시도되었다. 이러한 시도는 마우러(Maurer) 등의 문헌[SID Digest 1990, p. 110]에 기술되어 있다. 그러나, 이들 다층 편광판의 광학 품질은 분자 배향 및 내부 산란 또는 반사중에 국부적인 불규칙성 때문에 급격히 약화된다. 다른 문제는 다층 편광판의 두께가 가시각을 제한할 정도로 크다는 점이다.
유럽 특허원 제 0 606 940 호는 100nm 이상의 대역폭을 갖는 콜레스테릭 편광판을 개시한다. 상기 편광판은 키랄 메소제닉 비스아크릴레이트, 비키랄 메소제닉 모노아크릴레이트 및 염료를 포함하는 혼합물을 광중합시켜 제조한다. 상기 혼합물은 폴리이미드 배향층을 통해 혼합물을 투명한 기재상에 피복되며 UV 조사에 의해 경화된다. 중합 도중 염료를 첨가하여 피복된 단량체 혼합물 층 내부에 UV선의 강도 구배를 유도한다. 이러한 강도 구배는 2종의 단량체의 상이한 반응성에 기인하여 중합 도중 층 내부에 단량체를 확산시킬 목적으로 제안된 것이다. 그 결과로서, 중합체 물질의 조성물 및 결과적으로 분자 나선의 피치가 중합체 층에 대해 횡방향으로 일정하게 변화하여 편광판의 넓은 대역폭을 유도한다.
그러나, 전술한 확산 개념은 외적인 영향에는 매우 민감하다. 따라서, 예를 들면, 혼합물 조성의 근소한 변화에도 램프 전력, 기재 및 특히 염료 및 광개시제의 농도는 편광판의 대역폭에 상당한 영향을 줄 수 있다. 상기 유럽 특허원 제 0 606 940 호의 표 1 및 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 예를 들면 소폭의 염료 농도 변화에도 상당한 대역폭 감소를 초래한다.
이 개념의 다른 단점은 단량체 확산 및 농도 구배를 이루는데 비교적 긴 경화 시간이 요구된다는 것이다. 전술한 특허원에는, 8분 이상의 경화 시간이 개시되어 있으나, 이러한 경화 시간은 대량 생산에는 적합하지 않다. 상기 특허원의 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이 강도 구배 및 이에 의해 피치 구배를 감소시키기 때문에 높은 램프 전력을 사용하여 경화 시간을 감소시키는 것은 가능하지 않다.
또한, 상기 특허원에서, 단지 키랄 이반응성 메소젠을 갖는 혼합물을 개시하고 있으나 이들 화합물은 매우 고가이며 낮은 수율로만 얻을 수 있다는 단점을 안고 있다.
본 발명은 액정 셀, 및 하나 이상의 반사 편광판 또는 원형 편광을 생성하기 위한 수단으로서 하나 이상의 반사 편광판을 포함하는 편광판 조합물을 포함하는 액정 표시장치에 있어서, 상기 반사 편광판이 나선형으로 비틀린 평면 분자 배향을 갖는 이방성 중합체 물질의 광학 활성층을 포함하고, 상기 이방성 중합체 물질은 분자 나선의 축이 광학 활성층에 대해 횡방향으로 연장되도록 배향되며, 여기서 분자 나선의 피치는 최대 피치와 최소 피치간의 차이가 100nm 이상이 되도록 하는 방식으로 변화하며, 상기 반사 편광판이 a) 하나 이상의 중합성 작용기를 갖는 하나 이상의 비키랄 중합성 메소제닉 화합물, b) 하나의 중합성 작용기 및/또는 하나 이상의 비중합성 키랄 메소제닉 화합물을 갖는 하나 이상의 키랄 중합성 메소제닉 화합물, c) 개시제, d) 선택적으로, 하나 이상의 중합성 작용기를 갖는 비메소제닉 화합물, e) 선택적으로, 염료 및 f) 선택적으로, 안정화제를 포함하는 키랄 중합성 메소제닉 물질의 혼합물을 공중합시켜 수득될 수 있음을 특징으로 하는 것인 액정 표시장치에 관한 것이다.
본 발명은 또한 상기 반사 편광판의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 반사 편광판의 제조에 사용되는 키랄 중합성 메소제닉 물질의 혼합물에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 양태에 따른 표시장치를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따라 얻어진 본 발명의 반사 편광판의 a) 투과광 및 b) 반사광을 나타낸 투과 스펙트럼을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따라 얻어진 UV 염료의 농도의 변화에 따른 본 발명의 반사 편광판의 투과 스펙트럼을 도시한 것이다.
도 4는 UV 램프의 상이한 조사로 경화될 때 본 발명의 실시예 3에 따라 얻어진 본 발명의 반사 편광판의 투과 스펙트럼을 도시한 것이다.
도 5는 상이한 경화 시간에서 본 발명의 실시예 4에 따라 얻어진 본 발명의 반사 편광판의 a) 투과광 및 b) 반사광을 나타낸 투과 스펙트럼을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예 5에 따라 얻어진 본 발명의 반사 편광판의 a) 투과광 및 b) 반사광을 갖는 투과 스펙트럼을 도시한 것이다.
도 7은 상이한 경화 시간에서 본 발명의 실시예 4에 따라 얻어진 본 발명의 반사 편광판의 a) 투과광 및 b) 반사광을 나타낸 투과 스펙트럼을 도시한 것이다.
도 8은 상이한 기재상에서 경화될 때 본 발명의 실시예 7에 따라 얻어진 본 발명의 반사 편광판의 투과 스펙트럼을 도시한 것이다.
도 9는 상이한 기재상에서 경화될 때 본 발명의 실시예 8에 따라 얻어진 본 발명의 반사 편광판의 투과 스펙트럼을 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 실시예 9에 따라 얻어진 본 발명의 반사 편광판의 a) 투과광 및 b) 반사광을 나타낸 투과 스펙트럼을 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 실시예 10에 따라 얻어진 본 발명의 반사 편광판의 a) 투과광 및 b) 반사광을 나타낸 투과 스펙트럼을 도시한 것이다.
도 12 내지 19는 각각 동일한 수로 실행하는 본 발명의 각각의 실시예에 따라 얻어진 본 발명의 반사 편광판의 a) 투과광 및 b) 반사광을 나타낸 투과 스펙트럼을 도시한 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 반사 광대역(broadband) 편광판을 제공하는 것이다. 편광판의 대역폭은 바람직하게 가시광선 스펙트럼의 상당 부분을 포함한다. 또한, 본 발명의 목적은 이러한 편광판을 특히 대량 생산에 적합한, 효율적이고 저렴한 방식으로 제조하는 방법 뿐만 아니라 이러한 편광판을 포함하는 액정 표시장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적 및 선행 기술에 대한 장점은 하기 설명으로부터 당해 분야의 숙련자들에게 곧바로 명백해진다.
상기 및 하기에서 상세히 기술한 본 발명을 사용함으로써 전술된 목적이 달성될 수 있고 선행 기술의 단점이 극복될 수 있음을 밝혀냈다.
상기 및 하기에서 사용되는 반응성 화합물이란 용어는 중합성 화합물, 즉 1개(일반응성), 2개(이반응성) 또는 그 이상(다반응성)의 중합성 작용기를 나타내는 화합물을 가리킨다.
상기 및 하기에서 사용된 바와 같이, 중합성 또는 반응성 메소젠, 중합성 또는 반응성 메소제닉 화합물 및 중합성 또는 반응성 액정 화합물이란 용어는 막대형또는 판형 메소제닉 그룹을 갖는 화합물을 포함한다. 이들 화합물은 반드시 화합물 자체에 의해 메조상 또는 액정상 거동을 나타낼 필요는 없다. 단지 다른 화합물을 갖는 혼합물중에서, 또는 순수한 화합물 또는 혼합물이 중합될 때 메조상 또는 액정상 거동을 나타내는 것이 또한 가능하다.
본 발명의 목적은 액정 셀, 및 하나 이상의 반사 편광판 또는 원형 편광을 생성하기 위한 수단으로서 하나 이상의 반사 편광판을 포함하는 편광판 조합물을 포함하는 액정 표시장치에 있어서, 상기 반사 편광판이 나선형으로 비틀린 평면 분자 배향을 갖는 이방성 중합체 물질의 광학 활성층을 포함하고, 상기 이방성 중합체 물질은 분자 나선의 축이 광학 활성층에 대해 횡방향으로 연장되도록 배향되며, 여기서 분자 나선의 피치는 최대 피치와 최소 피치간의 차이가 100nm 이상이 되도록 하는 방식으로 변화하며, 상기 반사 편광판이 a) 하나 이상의 중합성 작용기를 갖는 하나 이상의 비키랄 중합성 메소제닉 화합물, b) 하나의 중합성 작용기 및/또는 하나 이상의 비중합성 키랄 메소제닉 화합물을 갖는 하나 이상의 키랄 중합성 메소제닉 화합물, c) 개시제, d) 선택적으로, 하나 이상의 중합성 작용기를 갖는 비메소제닉 화합물, e) 선택적으로, 염료 및 f) 선택적으로, 안정화제를 포함하는 키랄 중합성 메소제닉 물질의 혼합물을 공중합시켜 수득될 수 있음을 특징으로 하는 것인 액정 표시장치이다.
반사 편광판에 의한 투과광의 스펙트럼은 바람직하게 이정(bimodal) 이상의 피크 분포를 갖는다.
본 발명의 바람직한 양태는 다음과 같다:
·액정 표시장치는 하나 이상의 광학 위상차(retardation) 필름을 포함하고, 상기 위상차는 반사 편광판의 조작 도중 반사되는 대역의 파장의 약 0.25배이다.
·액정 표시장치는 바람직하게 반사 편광판과 액정 셀사이의 광로에 위치되는 선형 편광판을 포함한다.
·선형 편광판은 상기 편광판의 광학축과 위상차 필름의 주광학 축사이의 각이 30 내지 60°가 되도록 하는 방식으로 위치한다.
·액정 표시장치는 바람직하게 표시상의 반사 편광판과 입사광원사이의 광로에 위치되는 광확산 시이트를 포함한다.
본 발명의 다른 목적은 나선형으로 비틀린 평면 분자 배향을 갖는 이방성 중합체 물질의 광학 활성층을 포함하는 반사 편광판에 있어서, 이방성 중합체 물질은 분자 나선의 축이 광학 활성층에 대해 횡방향으로 연장되도록 배향되고, 여기서 상기 분자 나선의 피치는 최대 피치와 최소 피치간의 차이가 100nm 이상이 되도록 하는 방식으로 변화하며, 반사 편광판이 A) a) 하나 이상의 중합성 작용기를 갖는 하나 이상의 비키랄 중합성 메소제닉 화합물, b) 하나의 중합성 작용기 및/또는 하나 이상의 비중합성 키랄 메소제닉 화합물을 갖는 하나 이상의 키랄 중합성 메소제닉 화합물, c) 개시제, d) 선택적으로, 하나 이상의 중합성 작용기를 갖는 비메소제닉 화합물, e) 선택적으로, 염료 및 f) 선택적으로, 안정화제를 포함하는 키랄 중합성 메소제닉 물질의 혼합물을 층의 형태로 하나 이상의 기재상에 피복시키고, B) 상기 혼합물을 분자 나선의 축이 광학 활성층에 대해 횡방향으로 연장되게 하는 배향으로 배열시키고, C) 상기 혼합물을 열선 또는 화학선에 노출시켜 중합시키고, D) 상기 중합된 물질로부터 기재중 하나 또는 둘다를 선택적으로 제거함으로써 수득될 수 있음을 특징으로 하는 것인 반사 편광판이다.
본 발명의 바람직한 양태에서, 중합된 물질은 3차원 망상조직을 형성한다.
추가의 바람직한 양태는 키랄 중합성 메소제닉 물질이 다음을 함유하는 것을 특징으로 한다.
·하나의 중합성 작용기를 갖는 하나 이상의 키랄 중합성 메소제닉 화합물 및 하나의 중합성 작용기를 갖는 하나 이상의 비키랄 중합성 메소제닉 화합물.
·하나의 중합성 작용기를 갖는 하나 이상의 키랄 중합성 메소제닉 화합물 및 둘 이상의 중합성 작용기를 갖는 하나 이상의 비키랄 중합성 메소제닉 화합물.
본 발명의 바람직한 양태에서, 중합성 메소제닉 화합물은 화학식 I을 갖는다:
P-(Sp)n-MG-R
상기 식에서,
P는 중합성 그룹이고,
Sp는 탄소수 1 내지 20의 이격 그룹이고,
n은 0 또는 1이고,
MG는 메소제닉 또는 메소젠성 지지 그룹으로, 바람직하게는 에스테르 또는 에테르 그룹 또는 단일 결합에 의해 이격 그룹 Sp 및 유기 그룹 R에 결합되고, 이때 상기메소제닉 그룹은 바람직하게는 화학식 II의 그룹으로부터 선택되며;
-(A1-Z1)m-A2-Z2-A3-
상기 식에서,
A1, A2및 A3는 서로 독립적으로 하나 이상의 CH 그룹이 N으로 치환될 수 있는 1,4-페닐, 1 또는 2개의 인접하지 않은 CH2그룹이 O 및/또는 S로 치환될 수 있는 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌 또는 나프탈렌-2,6-디일이고, 이들 모든 그룹은 치환되지 않거나 할로겐, 시아노 또는 니트로 그룹, 또는 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시 또는 알카노일 그룹으로 일치환되거나 다치환될 수 있고, 여기서 하나 이상의 H 원자는 F 또는 Cl로 치환될 수 있고,
Z1및 Z2는 각각 독립적으로 -COO-, -OCO-, -CH2CH2-, -OCH2-, -CH2O-, -CH=CH-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH- 또는 단일 결합이고,
m은 0, 1 또는 2이고,
R은 치환되지 않거나 할로겐 또는 CN으로 일치환되거나 다치환될 수 있는 탄소수 25 이하의 알킬 라디칼이고, 또한 하나 이상의 인접하지 않은 CH2그룹이 각 경우에 서로 독립적으로 산소 원자가 서로 직접 결합하지 않는 방식으로 -O-, -S-, -NH-, -N(CH3)-, -CO-, -COO-,-OCO-, -OCO-O-, -S-CO-, -CO-S- 또는 -C≡C-로 치환되거나,다르게는 R은 할로겐, 시아노이거나 독립적으로 상기 P-(Sp)n-에 대한 정의 중 하나와 동일하다.
본 발명의 다른 목적은 전술 및 후술하는 바와 같이 키랄 중합성 메소제닉 물질의 혼합물이다.
바람직한 양태에서, 중합성 혼합물은 단지 하나의 중합성 그룹을 갖는 중합성 메소제닉 화합물을 포함한다. 이들 화합물은 합성하기에 일반적으로 용이하고 저렴하다. 더구나, 단지 일반응성 화합물을 포함하는 혼합물은 종종 이반응성 화합물을 포함하는 혼합물보다 의도하지 않은 일시 중합에 대해 높은 안정성을 종종 나타낸다.
다른 바람직한 양태는 하나의 중합성 그룹(일작용성)을 갖는 하나 이상의 키랄 또는 비키랄 중합성 메소제닉 화합물 및 둘 이상의 중합성 그룹(다작용성)을 갖는 하나 이상의 비키랄 중합성 메소제닉 화합물을 포함하는 혼합물의 사용을 갖는다. 중합시, 이 물질은 3차원 망상조직을 형성한다. 이러한 가교결합 중합체 망상조직 필름은 예외적으로 높은 기계적 안정성을 나타낸다. 실행에서, 이것은 기재가 제공될 필요가 없는 자가-지지 편광 필름으로서 사용될 수 있다. 이러한 반사 편광판의 제조후에, 중합 및/또는 배향을 위해 필요한 기재는 제거될 수 있고, 이는 편광판의 압축성에 대해 유리하다. 이 형태의 편광판의 다른 잇점은 편광 특성의 극히 적은 온도 의존성이다.
다작용성 메소제닉 또는 비메소제닉 화합물의 농도를 변화시킴으로써 중합체필름의 가교결합 밀도 및 이에 의한 유리전이온도와 같은 물리적 성질 및 화학적 성질은 또한 편광판의 광학 특성의 온도 의존성에 대해 중요하고, 열적 및 기계적 안정성 또는 내용매성이 쉽게 조화될 수 있다.
다른 바람직한 양태에서, 중합성 혼합물은 중합체의 가교결합을 증가시키기 위해 둘 이상의 중합성 작용기를 갖는 비메소제닉 화합물 20% 이하, 바람직하게 5 내지 20%를 포함한다. 이작용성 비메소제닉 단량체에 대한 전형적인 실례는 탄소수 1 내지 20의 알킬 그룹을 갖는 알킬디아크릴레이트 또는 알킬디메타크릴레이트이다. 둘 이상의 중합성 그룹을 갖는 비메소제닉 단량체에 대한 전형적인 실례는 트리메틸프로판트리메타크릴레이트 또는 펜타에리스리톨테트라아크릴레이트이다.
다른 바람직한 양태에서, 중합성 혼합물은 하나의 중합성 작용기를 갖는 비메소제닉 화합물 70% 이하, 바람직하게 5 내지 70%를 포함한다. 일작용성 비메소제닉 단량체에 대한 전형적인 실례는 알킬아크릴레이트 또는 알킬메타크릴레이트이다.
본 발명의 편광판의 제조에 사용되는 중합성 혼합물은 하나 이상의 비키랄 및 하나 이상의 키랄 화합물을 포함한다. 키랄 및 비키랄 화합물의 비를 변화시킴으로써 편광판의 반사 파장 대역의 위치를 변화시킬 수 있다. 바람직하게는, 키랄 및 비키랄 메소제닉 화합물의 비는 반사 스펙트럼이 상당 부분의 가시광선 스펙트럼을 포함하도록 선택된다.
따라서, 반사 파장대역의 중심 파장은 바람직하게 450 내지 650nm, 특히 바람직하게 480 내지 600nm, 매우 특히 바람직하게 500 내지 550nm이다.
파장대역의 대역폭은 바람직하게 100nm 초과, 특히 바람직하게 200nm 초과, 매우 특히 바람직하게 250nm 초과이다.
다른 바람직한 양태에서, 키랄 중합성 메소제닉 혼합물은 중합체의 광학 특성을 조정하기 위해 키랄 도펀트로서 사용되는 비중합성 메소제닉 화합물, 특히 바람직하게는 비중합성 키랄 메소제닉 화합물 20중량% 이하를 포함한다.
키랄 중합성 메소제닉 혼합물은 키랄 도펀트로서 1개 이상, 매우 바람직하게 1 내지 4개, 특히 1 또는 2개의 키랄 비중합성 메소제닉 화합물을 함유하는 것이 바람직하다. 상기 키랄 도펀트의 비율은 총 혼합물의 바람직하게는 0.01 내지 20중량%, 매우 바람직하게 0.05 내지 10중량%, 특히 0.1 내지 5중량%이다.
원칙적으로 키랄 도펀트로서 이 목적을 위해 당해 분야의 숙련자들에게 공지된 모든 화합물을 사용할 수 있다. 전형적인 키랄 도펀트는 예를 들면, 구입가능한 S 1011, R 811 또는 CB 15(독일, 다름스타트 소재의 메르크 카게아아(Merck KGaA))이다.
더구나, 바람직한 것은 하나 이상의 키랄 도펀트가 당 분자를 기준으로 키랄 2가 구조 요소를 포함하는키랄 중합성 메소제닉 혼합물이다.
이들 키랄 중합성 메소제닉 혼합물중에서 특히 바람직한 것은 키랄 도펀트는 화학식 V의 화합물이다:
R2-MG-CG-MG-R3
상기 식에서,
MG는 각 경우에 독립적으로 화학식 II의 메소제닉 그룹이고,
R2및 R3는 각각 독립적으로 할로겐, 시아노 또는 선택적으로 할로겐화된 탄소수 1 내지 12의 알킬 또는 알콕시 그룹이고,
CG는 하기 구조 요소이다:
화학식 V의 키랄 도펀트는 하기 반응식에 따라 또는 이와 유사하게 합성할 수 있다.
DCCD = 디시클로헥실카보디이미드, DMAP = 디메틸아미노피리딘, DCM = 디클로로메탄.
반응식 1 및 2에서, R*는 탄소수 1 내지 12의 알킬 또는 알콕시 그룹이고, L 및 r은 이하에 주어진 의미를 갖고, MG는 화학식 II의 의미를 갖는다.
본 발명의 바람직한 양태는 전술 및 후술한 바와 같이 다음의 키랄 중합성 메소제닉 물질의 혼합물중의 하나를 공중합시켜 얻을 수 있는 반사 편광판에 관한 것이다:
·하나의 중합성 작용기를 갖는 비키랄 중합성 메소제닉 화합물 5 내지 85중량%, 둘 이상의 중합성 작용기를 갖는 비키랄 중합성 메소제닉 화합물 0 내지 30중량%, 하나의 중합성 작용기를 갖는 키랄 중합성 메소제닉 화합물 10 내지 80중량%, 개시제 0.1 내지 5중량%, 비중합성 키랄 도펀트 0 내지 5중량%, 염료 0 내지 5중량% 및 안정화제 10 내지 1000ppm으로 필수적으로 이루어지는 혼합물.
·둘 이상의 중합성 작용기를 갖는 비키랄 중합성 메소제닉 화합물 10 내지 85중량%, 하나의 중합성 작용기를 갖는 키랄 중합성 메소제닉 화합물 10 내지 90중량%, 개시제 0.1 내지 5중량%, 비중합성 키랄 도펀트 0 내지 5중량%, 염료 0 내지 5중량% 및 안정화제 10 내지 1000ppm으로 필수적으로 이루어지는 혼합물.
·하나의 중합성 작용기를 갖는 비키랄 중합성 메소제닉 화합물 0 내지 85중량%, 둘 이상의 중합성 작용기를 갖는 비키랄 중합성 메소제닉 화합물 0 내지 70중량%, 하나의 중합성 작용기를 갖는 키랄 중합성 메소제닉 화합물 10 내지 85중량%, 하나이상의 중합성 작용기를 갖는 비메소제닉 중합성 화합물 3 내지 70중량, 개시제 0.1 내지 5중량%, 비중합성 키랄 도펀트 0 내지 5중량%, 염료 0 내지 5중량% 및 안정화제 10 내지 1000ppm으로 필수적으로 이루어지는 혼합물.
본 발명의 다른 바람직한 양태에서, 키랄 중합성 메소제닉 물질은 키랄 중합성 화합물을 함유하지 않는다.
본 발명의 다른 바람직한 양태에서, 키랄 중합성 메소제닉 물질은 하나 이상의 중합성 그룹을 갖는 중합성 메소제닉 화합물을 함유하지 않는다.
본 발명에 따르는 반사 편광판의 투과 스펙트럼의 투과 대 파장 곡선(예컨대 도 2 내지 11에 도시됨)은 대칭 또는 비대칭 형태일 수 있다. 이는 일정 형태 또는 이정 형태이거나 다중 피크 분포를 나타낼 수 있고, 이는 1개, 2개 이상의 반사의 국부 최대치를 나타낼 수 있는 것을 의미한다. 본 발명의 바람직한 양태는 스펙트럼이 이정 형태 이상의 피크 분포를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 중합성 혼합물은 층의 형태로 하나 이상의 기재상에 피복되고, 배열되고 중합된다. 기재로서 유리 시이트 뿐만 아니라 플라스틱 필름을 사용할 수 있다. 또한, 중합 전, 중합 동안 및/또는 중합 후에 피복된 혼합물의 상부에 제 2 기재를 놓는 것이 가능하다. 기재를 중합 후에 제거할 수 있거나 제거할 수 없다. 2개의 기재를 사용하는 경우 하나 이상의 기재는 중합에 사용하기 위해 화학선에 대해 투과성이어야 한다.
바람직하게, 하나 이상의 기재는 플라스틱 기재(예컨대, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리카보네이트(PC) 또는트리아세틸셀룰로즈(TAC) 필름, 바람직하게 PET 필름)이다.
예를 들면, 상기 물질을 전단(예, 닥터 블레이드에 의해)함으로써, 중합이전에 피복된 중합성 혼합물의 균일한 배열을 얻을 수 있다. 균일한 평면 배열, 즉 메소제닉 물질의 층에 대해 횡방향으로 연장하는 분자 나선을 갖는 배열을 유도하기 위해 하나의 기재의 상부상에 배열층, 예컨대 러빙된 폴리이미드 또는 스퍼터링된 SiOx의 층을 적용하는 것이 가능하다. 제 2 기재가 피복물의 상부에 놓일 경우에, 2개의 기재와 함께 놓음으로써 발생하는 전단은 종종 양호한 배열을 얻기에 충분하다. 본 발명의 바람직한 양태에서, 배열은 키랄 중합성 메소제닉 물질을 전단시킴으로써 얻어진다.
본 발명의 중합에서, 중합성 메소제닉 혼합물은 열선 또는 화학선에 노출시킴으로써 생성한다. 화학선은 예컨대 광, X-선, 감마선 또는 고에너지 입자(예, 이온 또는 전자)이다. 특히 바람직하게 UV선이 사용된다. 조사 파장은 바람직하게 250nm 내지 400nm, 특히 바람직하게 340nm 내지 380nm이다.
화학선 노출에 대한 공급원으로서, 예를 들면 단일 UV 램프 또는 UV 램프의 세트를 사용할 수 있다. 고램프전력을 사용하면 경화 시간이 감소될 수 있다. 본 발명에 사용되는 램프에 의해 생성되는 조사는 바람직하게 0.01 내지 100mW/cm2, 특히 바람직하게 0.05 내지 10mW/cm2, 매우 특히 바람직하게 0.1 내지 1.0mW/cm2이다.
경화 시간은 무엇보다도 중합성 메소제닉 물질의 반응성, 피복층의 두께, 중합 개시제의 형태 및 궁극적으로 염료에 의존한다. 또한 중합도 또는 중합체 필름의 가교결합 및 이에 의한 반사 편광판의 편광 특성에 영향을 미칠 수 있다. 대량 생산에 있어서, 짧은 경화 시간이 바람직하다. 본 발명에 따르는 경화 시간은 바람직하게 20분 이하, 특히 8분 이하, 매우 특히 바람직하게 4분보다 짧다.
화학선 조사의 파장으로 조정된 흡수 최대치를 갖는 개시제의 존재하에서 중합을 수행한다. 예를 들면, UV선에 의해 중합할 때 중합 반응을 시작하는 유리 라디칼을 생성하기 위해 UV 조사하에서 분해하는 광개시제를 사용할 수 있다. 유리 라디칼 대신에 양이온으로 광경화하는 양이온성 광개시제를 사용하는 것이 또한 가능하다. 중합은 또한 특정 온도 이상에서 가열할 때 분해하는 개시제에 의해 시작될 수 있다.
UV 조사에 의한 라디칼 중합에 대한 광개시제의 전형적인 실례는 구입가능한 이르가큐어 651, 이르가큐어 184 또는 다로큐어 4205(시바 가이기 아그레보 게엠베하(Ciba Geigy AG))이고, 반면에 양이온성 광중합의 경우에, 예컨대 구입가능한 UVI 6974(유니온 카바이드(Union Carbide))를 사용할 수 있다.
키랄 중합성 메소제닉 물질은 바람직하게 0.05 내지 10%, 매우 바람직하게 0.1 내지 5%, 특히 0.2 내지 3%의 중합 개시제를 포함한다. UV 광개시제가 바람직하다. 특히 바람직한 것은 유리 라디칼을 생성하기 위해 UV 조사하에서 분해하는 광개시제이다.
감광성 또는 감온성 개시제외에도, 중합성 혼합물은 또한 하나 이상의 기타 적합한 성분, 예컨대 촉매, 안정화제, 공반응 단량체 또는 계면활성 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태에서, 중합성 혼합물은 예컨대 혼합물의 저장동안에 바람직하지 않은 동시 중합을 방지하기 위해 사용되는 안정화제를 포함한다. 원칙적으로 상기 목적을 위해 당해 분야의 숙련자들에게 공지된 모든 화합물을 안정화제로서 사용할 수 있다. 이들 화합물은 광범위하게 구입가능하다. 안정화제에 대한 전형적인 실례는 4-에톡시페놀 또는 부틸화 하이드록시톨루엔(BHT)이다.
바람직한 양태에 따르는 중합성 혼합물은 바람직하게 1 내지 1000ppm, 특히 바람직하게 10 내지 500ppm의 양으로 전술한 바와 같은 안정화제를 포함한다.
기타 첨가제, 예컨대 쇄이동제는 또한 본 발명의 중합체 필름의 물성을 개질하기 위해 중합성 혼합물에 가해질 수 있다. 예를 들면 중합성 혼합물에 쇄이동제를 가할 때 본 발명의 중합체 필름의 2개의 가교결합사이의 유리 중합체 쇄의 길이 및/또는 중합체 쇄의 길이를 조절할 수 있다. 쇄이동제의 양이 증가하면 중합체 쇄 길이가 감소된 중합체 필름을 얻는다.
본 발명의 바람직한 양태에서, 중합성 혼합물은 0.01 내지 15%, 특히 0.1 내지 10%, 매우 바람직하게 0.5 내지 5%의 쇄이동제를 포함한다. 바람직한 양태에 따르는 중합체 필름은 기재, 특히 플라스틱 필름, 예컨대 TAC 필름에 특히 우수한 접착성을 나타낸다. 더구나, 쇄이동제를 포함하는 중합성 메소제닉 혼합물을 사용함으로써 증가된 대역폭을 갖는 반사 편광판을 얻을 수 있다.
쇄이동제로서, 예를 들면 1작용성 티올 화합물(예, 도데칸 티올) 또는 다작용성 티올 화합물(예, 트리메틸프로판 트리(3-머캅토프로피오네이트))를 사용할 수 있다.
몇가지 경우에, 배열을 돕고 중합을 억제할 수 있는 산소를 배제하기 위한 제 2 기재를 적용하는 것이 유리하다. 한편으로, 불활성 기체의 분위기하에서 경화시킬 수 있다. 후자의 경우에, 중합이전에 메소제닉 물질의 전단은 메조상의 충분한 배열을 위해 필요하다. 양이온성 광개시제를 사용할때 산소 배제는 필요하지 않지만, 물은 배제되어야 한다. 본 발명의 바람직한 양태에서, 키랄 중합성 메소제닉 물질의 중합을 불활성 기체의 분위기, 바람직하게 질소 분위기하에서 수행한다.
고품질의 배열을 갖는 중합체 필름을 얻기 위해, 중합성 메소제닉 혼합물의 액정상중에서 중합을 수행하여야 한다. 따라서, 본 발명의 반사 편광판의 제조를 위해, 바람직하게 저융점의 혼합물을 사용한다. 이어서, 중합 공정은 용이하게 이루어지고, 이는 대량생산에 특히 중요하다.
150℃ 이하의 경화 온도가 바람직하다. 특히 바람직한 온도는 100℃ 이하이다.
광학 활성 중합체 필름의 두께는 반사 편광판의 대역폭에 의존한다. 대역위치 및 대역폭에 따라, 두께는 바람직하게 5 내지 30㎛이다. 약 300nm의 대역폭의 경우 10 내지 20㎛의 두께가 특히 바람직하다.
바람직한 양태에서, 키랄 중합성 메소제닉 물질의 혼합물은 추가로 흡수 최대치를 갖는 염료를 함유하고, 그의 파장은 사용되는 화학선 조사의 파장으로 조절된다. 바람직하게, 염료가 사용되고, 그의 흡수 최대치는 편광판의 사용동안에 바람직하지 않은 흡수를 배제하기 위해 반사 편광판의 작동 파장 범위 밖에 있다.
본 발명의 다른 바람직한 양태에서, 키랄 중합성 메소제닉 혼합물은 염료를 함유하지 않는다.
본 발명에 따르는 반사 편광판을 통과하는 빛은 우측 또는 좌측에서 거의 원형 편광이고, 중합체층의 분자 나선의 비틀림에 따라 우측 또는 좌측 나선일 수 있다.
몇 가지 용도에 있어서, 입사광이 선형 편광되는 것이 바람직하다. 본 발명의 바람직한 양태에서, 따라서 액정 표시장치는 광학 보상 필름을 포함한다. 이 보상 필름은 복굴절의 결과인 그의 위상차 및 층의 두께가 편광판에 의해 반사되는 대역폭의 중심의 파장의 약 0.25배이도록 선택되는 복굴절성 물질의 층을 포함한다. 그 결과로서, 이 보상판은 원형 편광을 선형 편광으로 전환시키는 1/4 파장 판 또는 호일(QWF)로서 사용된다.
보상판으로서, 예컨대 연신된 PET, PVA, PC 또는 TAC와 같은 연신된 플라스틱 필름을 사용할 수 있다. 또한, 배향된 중합 액정 물질의 층을 사용하는 것이 가능하다.
QWF를 분리 광학 소자로서 반사 편광판에 연결할 수 있다. 바람직하게, 반사 편광판 및 QWF가 집적됨으로써 이들은 개별적인 광학 소자를 형성한다. 이는 예를 들면 편광판을 제조한 후에 QWF 및 반사 편광판을 함께 적층시켜 형성할 수 있다.
다른 바람직한 양태에서, 키랄 중합성 메소제닉 물질은 기재로서 사용되는 QWF상에서 직접 피복되고 경화됨으로써 제조방법을 단순화시킨다.
반사 편광판과 함께 단일 광학 보상 필름을 사용하는 경우 광학 위상차는 편광판의 전체 대역폭에 대해 동일하게 유지한다. 그 결과로서, 원형 편광으로부터 선형 편광으로의 전환은 편광판의 전체 대역폭에 대해 최적이 아니다. 이는 광대역 편광판에 대해 특히 불리할 수 있다.
따라서, 본 발명의 바람직한 양태에서, 액정 표시장치는 둘 이상의 광학 보상층의 조합을 포함하고, 보상판의 위상차는 층의 위상차의 차이로 인해 보상판 조합의 최종 위상차가 편광판의 반사 대역폭의 상당 부분보다 편광판에 의해 반사되는 빛의 파장의 약 0.25배이도록 하는 방법으로 선택된다.
반사 편광판상의 입사광은 원형 편광으로 변환된다. 그러나, 이는 수직 입사, 즉 분자 나선의 축에 평행한 입사에서 편광판 및 빛의 대역폭에 상응하는 파장을 갖는 빛에 대해 단지 유효하다. 예를 들면, 수직각에서 반사 편광판을 통과하는 빛은 타원형으로 편광된다. 이 빛은 반사 편광판 뒤로 따르는 광학 보상판에 의해 단일 편광면의 선형 편광으로 완전히 변환되지는 않을 것이다. 특히 액정 표시 셀의 조도를 위해 본 발명의 편광판 조합물을 사용하는 경우 이 빛의 성분은 표시의 바람직하지 않은 콘트라스트(contrast)의 감소를 야기할 수 있다. 따라서, 본 발명의 바람직한 양태에서, 이상적으로 원형 편광되지 않은 반사 편광판으로부터의 발광 성분을 차단하기 위한 광학 보상판 후에 표시의 광로에 선형 편광판이 제공된다.
위에 개시된 선형 편광판은 바람직하게 선형 편광판의 광학축과 보상판의 주 광학축 사이의 각이 30 내지 60°, 특히 바람직하게 40 내지 50°이다.
본 발명의 반사 편광판은 원형 편광으로서 편광판 대역폭의 입사광의 50%를 반사시킨다. 전술한 바와 같이, 반사 편광판의 고효율은 예를 들면 표시의 백라이트 단위로 역전된 후 및 편광판으로 다시 향하는 반사광을 사용함으로써 얻어진다.
금속 반사판을 사용하는 경우에, 원형 편광은 대향 비틀림을 갖는 원형 편광으로서 이상적으로 반사되고, 이는 반사 편광판의 나선과 부합하고 완전히 투과된다.
전술한 바와 같이, 비금속성 반사판이 사용되거나 확산판 시이트와 같은 부가 확산판이 광원과 반사 편광판사이의 표시 광로중에 위치하는 경우에, 역광은 비편광되고 반사 편광판과 다시 상호작용한다. 또한 비편광화는 내부 반사 및 굴절로 인해 표시의 광학 성분 내에서 및 그 사이에서 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명의 바람직한 양태에 따르는 액정 표시는 반사 편광판 상에 입사광의 각 분포를 최적화하기 위해 백라이트와 반사 편광판 사이에 위치한 확산판 시이트를 포함한다.
다른 바람직한 양태에서, 본 발명의 액정 표시는 반사 및 선형 편광판에 제공되는 하나 이상의 접착층, 최적 보상판 및 확산판 시이트를 포함한다.
본 발명의 다른 바람직한 양태에서, 액정 표시장치는 환경 영향에 대해 이들 성분을 보호하기 위해 반사 및 선형 편광판에 제공되는 하나 이상의 보호층, 광학 보상판 및 확산판 시이트를 포함한다.
본 발명의 반사 편광판의 기능은 도 1에 추가로 설명되고, 이는 본 발명의 예시적인 양태를 도시한다. 광로에 따르는 빛의 주방향은 좌측으로부터 우측이다.도면은 램프(12) 및 조합광 가이드 및 반사판(13)을 갖는 측광 백라이트 유니트(11); 확산 시이트(14); 및 반사 편광판(15), 1/4 파장 위상차 시이트(16) 및 선형 편광판(17)으로 이루어진 본 발명의 편광판 조합물을 갖는 표시장치(10)를 도시한다. 도면은 추가로 액정 셀(18) 및 표시 셀너머의 제 2 선형 편광판(19)을 도시한다.
백라이트(11)으로부터의 발광은 반사 편광판(15)과 상당 부분에서 상호작용한다. 상호작용된 광의 강도의 절반은 우측편 또는 좌측편 원형 편광으로 각각 투과되는 반면, 나머지 절반은 반대편의 원형 편광으로 반사된다. 반사광은 확산판(14)에 의해 비편광화되고, 개별적인 편광판(15)상의 반사판(13)에 의해 되돌아간다. 투과성분의 주요부는 위상차 시이트(16)에 의해 선형 편광으로 전환된다. 나선 편광과 같은 비이상적인 선형 편광은 선형 편광판(17)에 의해 단절된다. 이어서 선형 편광은 표시(18) 및 제 2 선형 편광판(19)을 통과하여 관찰자(20)에 도달한다.
본 발명에 따르는 편광판 조합물을 사용하는 경우 휘도 증가는 바람직하게 50% 이상, 특히 바람직하게 70% 이상이다.
휘도 증가는 a) 도 1에 도시된 바와 같이, 백라이트(11), 확산판(14), 반사 편광판(15), 1/4 파장 위상차 시이트(16) 및 선형 편광판(17)으로 이루어지는 조립체를 통과한 후 투과되는 강도 및 b) 백라이트(11) 및 선형 편광판(17)으로 이루어지는 조립체에 의해 투과되는 강도의 비를 의미한다.
휘도 증가는 빛의 재반사광에 대한 광원의 효율성에 의존한다. 상기 주어진바람직한 값은 통상적인 측광 또는 굴곡 백라이트와 같은 효율적인 광원에 관한 것이다.
측정된 휘도 증가는 또한 백라이트의 전체 영역을 포함하는 반사 편광판의 시료 크기에 의존한다. 백라이트가 단지 부분적으로 포함되면, 일부의 빛이 편광판으로부터 역반사되어 시스템으로부터 계속하여 이탈하기 때문에 휘도 증가는 감소한다.
백라이트 표시와는 별개로, 본 발명에 따르는 반사 편광판 및 편광판 조합물은 또한 반사 표시에 적용될 수 있다. 광원으로서 이러한 표시는 표시의 외부에서 발생되는 조사를 반사하는 반사판을 사용한다. 따라서, 본 발명은 또한 본 발명의 반사 편광판을 포함하는 반사 액정 표시장치에 관한 것이다.
중합성 메소제닉 화합물은 바람직하게 화학식 I을 갖는다:
화학식 I
P-(Sp)n-MG-R
상기 식에서,
P는 중합성 그룹이고,
Sp는 탄소수 1 내지 20의 이격 그룹이고,
n은 0 또는 1이고,
MG는 메소제닉 또는 메소젠성 지지 그룹, 바람직하게 에스테르 또는 에테르 그룹 또는 단일 결합에 의해 이격 그룹 Sp 및 유기 그룹 R에 결합되고, 이때 이 메소제닉 그룹은 바람직하게는 화학식 II의 그룹으로부터 선택되며;
화학식 II
-(A1-Z1)m-A2-Z2-A3-
상기 식에서,
A1, A2및 A3는 서로 독립적으로 하나 이상의 CH 그룹이 N으로 치환될 수 있는 1,4-페닐렌, 1 또는 2개의 인접하지 않은 CH2그룹이 O 및/또는 S로 치환될 수 있는 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌 또는 나프탈렌-2,6-디일이고, 이들 모든 그룹은 치환되지 않거나 할로겐, 시아노 또는 니트로 그룹, 또는 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시 또는 알카노일 그룹으로 일치환되거나 다치환될 수 있고, 여기서 하나 이상의 H 원자는 F 또는 Cl로 치환될 수 있고,
Z1및 Z2는 각각 독립적으로 -COO-, -OCO-, -CH2CH2-, -OCH2-, -CH2O-, -CH=CH-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH- 또는 단일 결합이고,
m은 0, 1 또는 2이고,
R은 치환되지 않거나 할로겐 또는 CN으로 일치환되거나 다치환될 수 있는 탄소수 25 이하를 갖는 알킬 라디칼이고, 또한 하나 이상의 인접하지 않은 CH2그룹이 각 경우에 서로 독립적으로 산소 원자가 서로 직접 결합하지 않도록 하는 방식으로 -O-, -S-, -NH-, -N(CH3)-, -CO-, -COO-,-OCO-, -OCO-O-, -S-CO-, -CO-S- 또는-C≡C-로 치환되거나, 다르게는 R은 할로겐, 시아노이거나 독립적으로 상기 P-(Sp)n-에 대한 정의 중 하나와 동일하다.
화학식 I의 화합물에서, P는 바람직하게 CH2=CW-COO-, WCH=CH-O-,또는 CH2=CH-페닐-(O)k-로부터 선택되고, 이때 W는 H, CH3또는 Cl이고, k는 0 또는 1이다.
P는 비닐 그룹, 아크릴레이트 그룹, 메타크릴레이트 그룹, 프로페닐 에테르 그룹, 스티렌 그룹 또는 에폭시 그룹이다. 특히 바람직한 P는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 그룹이다.
특히 바람직한 것은 둘 이상의 중합성 메소제닉 화합물(여기서, 그중 하나 이상은 화학식 I의 화합물이다)을 포함하는 중합성 혼합물이다.
본 발명의 다른 바람직한 양태에서, 중합성 메소제닉 화합물은 화학식 I에 따라 선택되고, 여기서 R은 상기 주어진 P-(Sp)n-의 의미중의 하나를 갖는다.
이환식 및 삼환식 메소제닉 화합물이 바람직하다.
특히 바람직한 화학식 I의 화합물은 R이 F, Cl, 시아노 또는 선택적으로 할로겐화된 알킬 또는 알콕시이거나 P-(Sp)n-에 대한 정의와 동일한 화합물이다. 추가로 바람직한 것은 MG가 화학식 II인 것이고, Z1및 Z2가 각각 독립적으로 -COO-, -OCO-, -CH2-CH2-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH-CH- 또는 단일결합인 화합물이다.
화학식 II의 바람직한 메소제닉 그룹의 소그룹은 하기에 기술된다. 간략화를 위해, 이들 그룹중의 Phe는 1,4-페닐렌이고, Phe L은 하나 이상의 그룹 L에 의해 치환된 1,4-페닐렌 그룹이고, L은 F, Cl, CN 또는 선택적으로 불소화된 탄소수 1 내지 4의 알킬, 알콕시 또는 알카노일 그룹이고, Cyc는 1,4-시클로헥실렌이다.
-Phe-Z2-Phe-
-Phe-Z2-Cyc-
-PheL-Z2-Phe-
-PheL-Z2-Cyc-
-Phe-Z2-PheL-
-Phe-Z1-Phe-Phe-
-Phe-Z1-Phe-Cyc-
-Phe-Z1-Phe-Z2-Phe-
-Phe-Z1-Phe-Z2-Cyc-
-Phe-Z1-Cyc-Z2-Phe-
-Phe-Z1-Cyc-Z2-Cyc-
-Phe-Z1-PheL-Z2-Phe-
-Phe-Z1-Phe-Z2-PheL-
-PheL-Z1-Phe-Z2-PheL-
-PheL-Z1-PheL-Z2-Phe-
-PheL-Z1-PheL-Z2-PheL-
이들 바람직한 그룹에서, Z1및 Z2는 전술한 화학식 I에 주어진 의미를 갖는다. 바람직하게 Z1및 Z2는 -COO-, -OCO-, -CH2CH2-, -CH=CH-COO- 또는 단일결합이다.
L은 바람직하게 F, Cl, CN, NO2, CH3, C2H5, OCH3, OC2H5, COCH3,COC2H5, CF3, OCF3, OCHF2, OC2F5, 특히 F, Cl, CN, CH3, C2H5, OCH3, COCH3및 OCF3, 가장 바람직하게 F, CH3, OCH3및 COCH3이다.
MG가 하기 화학식으로부터 선택되는 화합물이 특히 바람직하다.
상기 식에서,
L은 상기 주어진 의미를 갖고,
r은 0, 1 또는 2이다.
이 바람직한 화학식중의 그룹은 매우 바람직하게또는이고, 더욱 또한이고, L은 각각 독립적으로 상기 주어진 의미중의 하나를 갖는다.
이들 바람직한 화합물중의 R은 특히 바람직하게 CN, F, Cl, OCF3또는 탄소수 1 내지 12의 알킬 또는 알콕시 그룹이고, 또는 P-(Sp)n-에 대해 주어진 의미중의 하나를 갖는다.
화학식 I중의 R이 알킬 또는 알콕시 라디칼이면, 즉 말단 CH2그룹이 -O-로 치환되는 경우에 이는 직쇄이거나 분지될 수 있다. 직쇄는 바람직하게 탄소수가 2,3,4,5,6,7 또는 8이고, 따라서 바람직하게 예를 들면 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜톡시, 헥속시, 헵속시 또는 옥톡시이고, 더구나 메틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트리데실, 테트라데실, 펜타데실, 메톡시, 논옥시, 데콕시, 운데콕시, 도데콕시, 트리데콕시 또는 테트라데콕시이다.
옥사알킬, 즉 CH2기가 -O-로 치환되는 경우에, 예를 들면 바람직하게 직쇄 2-옥사프로필(=메톡시메틸), 2-옥사부틸(=에톡시메틸), 3-옥사부틸(=2-메톡시에틸), 2-옥사펜틸, 3-옥사펜틸, 4-옥사펜틸, 2-옥사헥실, 3-옥사헥실, 4-옥사헥실, 5-옥사헥실, 2-옥사헵틸, 3-옥사헵틸, 4-옥사헵틸, 5-옥사헵틸, 6-옥사헵틸, 2-옥사옥틸, 3-옥사옥틸, 4-옥사옥틸, 5-옥사옥틸, 6-옥사옥틸, 7-옥사옥틸, 2-옥사노닐, 3-옥사노닐, 4-옥사노닐, 5-옥사노닐, 6-옥사노닐, 7-옥사노닐, 8-옥사노닐, 2-옥사데실, 3-옥사데실, 4-옥사데실, 5-옥사데실, 6-옥사데실, 7-옥사데실, 8-옥사데실 및 9-옥사데실이다.
화학식 I의 중합성 메소제닉 화합물에서, R은 비키랄 또는 키랄 그룹일 수 있다. 키랄 그룹의 경우에, 하기 화학식 III에 따라 선택되는 것이 바람직하다:
상기 식에서,
X1은 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCOO- 또는 단일결합이고,
Q1은 탄소수 1 내지 10의 알킬렌 또는 알킬렌-옥시 그룹, 또는 단일 결합이고,
Q2는 치환되지 않거나 할로겐 또는 CN으로 일치환되거나 다치환될 수 있는 탄소수 1 내지 10의 알킬 또는 알콕시 그룹이고, 또한 하나 이상의 인접하지 않은 CH2그룹이 각 경우에 서로 독립적으로 산소 원자가 서로 직접 결합하지 않도록 하는 방식으로 -C≡C-, -O-, -S-, -NH-, -N(CH3)-, -CO-, -COO-,-OCO-, -OCO-O-, -S-CO- 또는 -CO-S-로 치환되는 것이 가능하거나 다르게는 P-Sp-에 대한 정의 중 하나와 동일하고,
Q3는 할로겐, 시아노 그룹, 또는 Q2와는 다른 탄소수 1 내지 4의 알킬 또는 알콕시 그룹이다.
바람직한 키랄 그룹 R은 예를 들면 2-부틸(=1-메틸프로필), 2-메틸부틸, 2-메틸펜틸, 3-메틸펜틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, 2-옥틸, 특히 2-메틸부틸, 2-메틸부톡시, 2-메틸펜톡시, 3-메틸펜톡시, 2-에틸헥속시, 1-메틸헥속시, 2-옥틸옥시, 2-옥사-3-메틸부틸, 3-옥사-4-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 2-노닐, 2-데실, 2-도데실,6-메톡시옥톡시, 6-메틸옥톡시, 6-메틸옥타노닐옥시, 5-메틸헵틸카보닐, 2-메틸부티릴옥시, 3-메틸발레로일옥시, 4-메틸헥사노닐옥시, 2-클로로프로피온일옥시, 2-클로로-3-메틸부티릴옥시, 2-클로로-4-메틸발레릴옥시, 2-클로로-3-메틸발레릴옥시, 2-메틸-3-옥사펜틸, 2-메틸-3-옥사헥실, 1-메톡시프로필-2-옥시, 1-에톡시프로필-2-옥시, 1-프로폭시프로필-2-옥시, 1-부톡시프로필-2-옥시, 2-플루오로옥틸옥시, 2-플루오로데실옥시이다.
또한, 비키랄 분지된 그룹 R을 함유하는 화학식 I의 메소제닉 화합물은 예를 들면 결정화 경향의 감소로 인해 경우에 따라 공단량체로서 중요할 수 있다. 이 형태의 분지된 그룹은 일반적으로 하나 이상의 쇄 분지를 함유하지 않는다. 바람직한 비키랄 분지된 그룹은 이소프로필, 이소부틸(=메틸프로필), 이소펜틸(=3-메틸부틸), 이소프로폭시, 2-메틸프로폭시 및 3-메틸부톡시이다.
다른 바람직한 양태에서, 화학식 I중의 R은 하기 화학식의 에틸렌글리콜 유도체 또는 시트로넬롤을 기본으로하는 그룹으로부터 선택되는 키랄 그룹이다:
상기 식에서,
Rc는 탄소수 1 내지 12의 알킬 라디칼이다.
본 발명의 다른 목적에서, 화학식 I의 화합물은 하나 이상의 키랄 중심을 갖는 메소제닉 또는 메소젠성 지지 그룹 MG를 포함한다. 이들 화합물중에서, MG는 바람직하게 화학식 IIa에 따라 선택된다:
-(A1-Z1)i-G
상기 식에서,
A1및 Z1은 화학식 II에 주어진 의미를 갖고,
i는 0, 1 또는 2이고,
G는 예를 들면 콜레스테릴 그룹
또는 테르페노이드 라디칼(예컨대 메톨)과 같은 말단 키랄 그룹이다.
화학식 IIa1의 화합물은 신규하고 본 발명의 추가의 목적이다:
P-(Sp-X)n-(A1-Z1)j-G
상기 식에서,
P, Sp, X 및 n은 화학식 I에 주어진 의미를 갖고,
A1및 Z1은 화학식 II의 의미를 갖고,
j는 1 또는 2이고,
G는(여기서, Rd는 C1-C12알킬 또는 알콕시이고, Z는 -COO- 또는 -O-CO-이다)이다.
화학식 I중의 이격 그룹 Sp에 대한 것으로서 모든 그룹은 당해 분야의 숙련자들에게 공지된 것을 사용할 수 있다. 이격 그룹 Sp는 바람직하게 탄소수 1 내지 20, 특히 1 내지 12의 선형 또는 분지된 알킬렌 그룹이고, 또한 하나 이상의 인접하지 않은 CH2그룹은 -O-, -S-, -NH-, -N(CH3)-, -CO-, -O-CO-, -S-CO-, -O-COO-, -CO-S-, -CO-O-, -CH(할로겐)-, -CH(CN)-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수 있다.
전형적인 그룹 Sp는 예를 들면, -(CH2)o-, -(CH2CH2O)r-, -CH2CH2-, -CH2CH2-S-CH2CH2- 또는 -CH2CH2-NH-CH2CH2-(여기서, o는 2 내지 12의 정수이고, r은 1 내지 3의 정수이다)이다.
바람직한 이격 그룹 Sp는 예를 들면 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 펜틸렌, 헥실렌, 헵틸렌, 옥틸렌, 노닐렌, 데실렌, 운데실렌, 도데실렌, 옥타데실렌, 에틸렌옥시에틸렌, 메틸렌옥시부틸렌, 에틸렌-티오에틸렌, 에틸렌-N-메틸-이미노에틸렌및 1-메틸알킬렌이다.
바람직하게 화학식 I중의 이격 그룹 및 메소제닉 그룹 MG는 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCOO- 또는 단일결합으로부터 선택된 그룹에 의해 결합된다.
본 발명의 양태에서, 화학식 I의 중합성 메소제닉 화합물은 화학식 IV의 키랄 그룹인 이격 그룹 Sp를 포함한다:
상기 식에서,
Q1및 Q3는 화학식 III중에 주어진 의미를 갖고,
Q4는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌 또는 알킬렌-옥시 그룹 또는 단일 결합이고, Q1과는 상이하다.
특히 바람직한 것은 n이 1인 화학식 I의 화합물이다.
R이 화학식 P-Sp-의 그룹인 경우에, 메소제닉 중심 각각의 측면상의 이격 그룹은 동일하거나 상이할 수 있다.
특히 바람직한 것은 n이 1인 화학식 I의 화합물이다.
다른 바람직한 양태에서, 본 발명의 보상판은 n이 0인 화학식 I의 화합물 및 n이 1인 화학식 I의 화합물을 포함하는 혼합물을 공중합시켜 얻는다.
키랄 화합물의 경우에, 그룹 Sp 및/또는 MG 및/또는 R은 키랄 C원자를 함유하도록 선택되거나 다르게는 키랄성은 예를 들면, 제한된 회전을 갖는 비나프탈렌 그룹과 같은 분자 비대칭성 유발 그룹으로부터 발생한다.
화학식 I의 키랄 및 비키랄 중합성 메소제닉 화합물을 나타내는 전형적인 실례는 국제 공개공보 제 WO93/22397 호; 유럽 특허 제 0,261,712 호; 독일 특허 제 195,04,224 호; 독일 특허 제 4,408,171 호 또는 독일 특허 제 4,405,316 호에서 찾을 수 있다. 그러나, 이들 문헌에 개시된 화합물은 단지 본 발명의 범위를 제한하지 않는 실례로서 간주된다.
더구나, 비키랄 및 키랄 중합성 메소제닉 화합물을 나타내는 전형적인 실례는 하기 화합물의 목록에 나타낸다. 그러나, 이 목록은 본 발명의 범위를 제한함이 없이 단지 예시적인 것으로 이해된다:
이들 화합물에서, x 및 y는 각각 서로 독립적으로 1 내지 12이고, v는 0 또는 1이고, A는 1,4-페닐렌 또는 1,4-시클로헥실렌 그룹이고, R1은 할로겐, 시아노, 또는 선택적으로 할로겐화된 탄소수 1 내지 12의 알킬 또는 알콕시 그룹이고, L1및 L2는 각각 독립적으로, H, F, Cl, CN 또는 선택적으로 할로겐화된 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시 또는 알카노일 그룹이다.
전술 및 후술한 중합성 메소제닉 화합물은 그 자체로 공지된 방법 및 상기 인용된 문헌, 예컨대 호우벤-베일(Houben-Weyl)의 문헌[Methoden der Organischen Chemie, Thieme-Verlag, Stuttgart]과 같은 유기 화학의 표준 연구에 기술된 방법에 의해 제조될 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 하기 키랄 중합성 메소제닉 혼합물이다:
a1) 화학식 I의 하나 이상의 비키랄 일반응성 화합물 5 내지 85중량%, 바람직하게 8 내지 70중량%,
a2) 화학식 I의 비키랄 이반응성 화합물 2 내지 60중량%, 바람직하게 4 내지 45중량%,
b) 화학식 I의 하나 이상의 키랄 일반응성 화합물 10 내지 80중량%, 바람직하게 15 내지 75중량%,
c) 광개시제 0.1 내지 5중량%, 바람직하게 0.2 내지 3중량%,
d) 비중합성 키랄 도펀트 0 내지 5중량%, 바람직하게 0 내지 3중량% 및
e) 안정화제 10 내지 1000ppm로 필수적으로 이루어지는 혼합물.
이들 바람직한 혼합물로부터 화학식 I의 하나의 키랄 일반응성 화합물을 함유하는 것이 특히 바람직하다. 추가로 바람직한 것은 화학식 I의 2 내지 4개의 키랄 일반응성 화합물을 함유하는 화합물이다.
a1) 화학식 I의 둘 이상의 비키랄 일반응성 화합물 15 내지 85중량%, 바람직하게 25 내지 75중량%,
b) 화학식 I의 하나 이상의 일반응성 화합물 10 내지 85중량%, 바람직하게 20 내지 75중량%,
c) 광개시제 0.1 내지 5중량%, 바람직하게 0.2 내지 3중량%,
d) 비중합성 키랄 도펀트 0 내지 5중량%, 바람직하게 0 내지 3중량% 및
e) 안정화제 10 내지 1000ppm로 필수적으로 이루어지는 혼합물.
이들 바람직한 혼합물로부터 화학식 I의 2 내지 8개, 특히 2 내지 6개, 바람직하게 2, 3 또는 4개의 일반응성 비키랄 화합물을 함유하는 것이 특히 바람직하다.
a2) 화학식 I의 비키랄 이반응성 화합물 10 내지 85중량%, 바람직하게 15 내지 65중량%,
b) 화학식 I의 키랄 일반응성 화합물 10 내지 90중량%, 바람직하게 30 내지 80중량%,
c) 광개시제 0.1 내지 5중량%, 바람직하게 0.2 내지 3중량%,
d) 비중합성 키랄 도펀트 0 내지 5중량%, 바람직하게 0.2 내지 3중량%,
e) 안정화제 10 내지 1000ppm,
f) 쇄 이동제 0 내지 5중량%, 바람직하게 0 내지 3중량% 및
g) 염료 0 내지 5중량%, 바람직하게 0 내지 3중량%로 필수적으로 이루어지는 혼합물.
이들 바람직한 혼합물로부터 염료를 함유하지 않는 것이 특히 바람직하다.
a1) 화학식 I의 비키랄 일반응성 화합물 5 내지 85중량%, 바람직하게 10 내지 70중량%,
a2) 화학식 I의 비키랄 이반응성 화합물 5 내지 70중량%, 바람직하게 10 내지 55중량%,
b) 화학식 I의 키랄 일반응성 화합물 10 내지 85중량%, 바람직하게 20 내지 80중량%,
c) 광개시제 0.1 내지 5중량%, 바람직하게 0.2 내지 3중량%,
d) 비중합성 키랄 도펀트 0 내지 5중량%, 바람직하게 0.2 내지 3중량%,
e) 안정화제 10 내지 1000ppm 및
h1) 하나의 중합성 그룹을 갖는 비메소제닉 중합성 화합물 2 내지 70중량%, 바람직하게 3 내지 50중량% 및/또는
h2) 둘 이상의 중합성 그룹을 갖는 비메소제닉 중합성 화합물 2 내지 70중량%, 바람직하게 3 내지 50중량%로 필수적으로 이루어지는 혼합물.
이들 바람직한 혼합물로부터 성분 h2)와 함께 성분 a1)을 포함하고, 성분 h1)과 함께 성분 a2)를 포함하는 것이 특히 바람직하다.
a1) 화학식 I의 하나 이상의 비키랄 일반응성 화합물 5 내지 90중량%, 바람직하게 15 내지 85중량%,
a2) 화학식 I의 비키랄 이반응성 2 내지 70중량%, 바람직하게 5 내지 60중량%,
c) 광개시제 0.1 내지 5중량%, 바람직하게 0.2 내지 3중량%,
d) 비중합성 키랄 도펀트 0.5 내지 25중량%, 바람직하게 1 내지 15중량% 및
e) 안정화제 10 내지 1000ppm으로 필수적으로 이루어지는 혼합물.
이들 바람직한 혼합물로부터 화학식 I의 2 내지 8, 특히 2 내지 6, 매우 바람직하게 2, 3 또는 4개의 일반응성 비키랄 화합물을 함유하는 것이 특히 바람직하다.
전술된 바람직한 양태에 따르는 혼합물중에서 화학식 I의 중합성 화합물은 바람직한 화학식 II-1 내지 II-16으로부터 바람직하게 선택되고, 이들 화학식중의 라디칼은 상기 주어진 바람직한 의미를 갖는다. 특히 바람직하게 이들 바람직한 혼합물중의 중합성 화합물은 상기 주어진 실례의 화학식 (1) 내지 (17)로 선택된다.
추가의 노력없이 당해 분야의 숙련자들은 전술한 설명을 사용하여 본 발명을 완전히 활용할 수 있는 것으로 여겨진다. 따라서, 하기 실시예는 단지 예시적인 것이고, 상기 문헌의 나머지를 제한하려는 것은 아니다.
상기 및 하기 인용된 모든 출원서, 특허 및 공개공보의 전체 내용은 본원에 참고로 인용된다.
상기 및 하기 실시예에서, 모든 온도는 섭씨온도로 보정하지 않고 규정되고, 다른 지시가 없는한 모든 부 및 비율은 중량 기준이다. 하기 약어는 화합물의 액정상 거동을 예시하기 위해 사용된다:
K = 결정성; N = 네마틱; S = 스멕틱; Ch = 콜레스테릭; I = 등방성. 이들 기호사이의 번호는 섭씨온도의 상 전이온도를 나타낸다.
실시예 1
화합물(A) 일반응성 키랄 화합물 65.0%, 화합물(B) 이반응성 비키랄 화합물 33.0%, 다로큐어(Darocure) 4265 광개시제 1.0% 및 티누빈(Tinuvin) 400 염료 1.0%로 이루어진 혼합물을 배합한다.
이 혼합물에 안정화제 2,6 디(t-부틸)-4-하이드록시톨루엔(BHT)를 가해 조기 중합을 방지한다.
화합물(A)의 제법은 독일 특허 제 195,04,224 호에 기술되어 있다. 이반응성 화합물(B)은 국제 공개공보 제 WO93/22397 호에 기술된 화합물의 합성과 유사하게 제조할 수 있다.
다로큐어 4265는 TPO(트리아실포스핀옥시드) 50% 및 광개시제 D1173(D2959) 50%로 이루어진 라디칼 광중합용 광개시제이고, 티누빈 400은 스위스 바즐 시바 가이기 아그레보 게엠베하로부터 구입가능한 모든 UV 흡수 염료이다.
상기 혼합물은 메조상 거동 K72 Ch 121 I를 나타낸다.
반사 편광판을 제조하기 위해, 제 2 PET 필름에 의해 전단되고(예, 닥터 블레이드 또는 롤러에 의해) 덮여진 층의 형태의 PET 필름상에 혼합물을 피복시킨다. 이어서 혼합물을 90℃의 온도에서 5분동안 0.15mW/cm2의 조사를 갖는 필립스(Philips) TL05 UV 램프를 사용하여 UV선으로 조사함으로써 광중합시킨다.
중합동안에 3차원 망상조직을 형성한다. 이어서 기재로부터 중합된 필름을 제거한다.
반사 편광판의 대역폭을 원형 편광판을 사용하여 히타치 U2000 분광계에서 측정하여 시료의 콜레스테릭 나선과 동일한 원형 편광을 제공한다. 이 빛은 시료에 의해 반사되어 측정된 스펙트럼의 낮은 투과 자취(b)를 얻는다. 제 2 자취는 콜레스테릭 나선에 마주하는 원형 편광으로 측정된다. 이 빛은 시료(고투과 자취)에 의해 투과되어 스펙트럼의 바닥선(a)을 제공한다.
도 2는 위에 기술된 바와 같이 얻어진 편광판의 투과 스펙트럼을 도시한다. 편광판은 490 내지 750nm의 넓은 반사 대역을 나타낸다.
전술된 바와 같이 제조된 반사 편광판의 휘도 증가는 2색성 편광판이 구비된 백라이트의 조도와 반사 편광판, 1/4 파장 호일 및 2색성 편광판이 구비된 동일한 백라이트의 조도를 비교하여 측정한다. QWF는 빛의 편광 방향이 2색성 편광판의투과 축에 배열되도록 배향되어야 한다.
측정을 위해 사용된 백라이트는 플랫 패널 디스플레이 캄파니 비 브이(Flat Panel Display Co. B.V.)로부터 구입가능한 LDE 06T-22이다. 조도는 미놀타(Minolta) CS-100 측색계를 사용하여 측정한다. 기준 편광판은 산리츠(Sanritz) LLC2-9218이다. 휘도 증가는 72.2%이다.
실시예 2
하기 염료 농도를 갖는 것을 제외하고는 실시예 1과 유사하게 다수의 혼합물을 배합한다.
이들 혼합물에서, 화합물(B)의 농도를 계속 감소시켜 조성물을 100%로 맞춘다.
실시예 1에 기술된 바와 같이 혼합물로부터 다수의 편광판을 제조한다. 도 3은 편광판의 투과 스펙트럼(저투과 자취)을 도시한다. 염료 농도는 편광 특성에 현저한 영향을 주지 않는 것을 알 수 있다. 염료를 사용하지 않고 약 300nm의 광대역 폭을 얻을 수 있다.
실시예 3
염료가 없는 것을 제외하고는 실시예 1의 혼합물과 유사하게 다수의 혼합물을 배합한다. 상이한 UV 램프 전력을 인가하는 것을 제외하고는 실시예 1에 기술한 바와 같이 3가지 편광판을 제조한다. 도 4는 각각 0.14mW/cm2, 0.31mW/cm2및 0.86mW/cm2의 조사로 경화시켜 얻어지는 3가지 편광판의 투과 스펙트럼(저투과 자취)을 도시한다. 램프 전력이 증가하면, 스펙트럼은 낮은 값의 파장으로 약간 이동하지만 대역폭에는 상당한 영향이 없다.
실시예 4
다른 경화 시간으로 실시예 2로부터의 혼합물 2b를 사용하여 실시예 1에 기술된 바와 같이 다수의 편광판을 제조하였다. 도 5는 편광판의 투과 스펙트럼을 도시한다. 스펙트럼은 1.5분의 경화 시간 후 대역폭의 상당한 변화가 관찰되지 않음을 나타낸다.
실시예 5
화합물(A) 일반응성 키랄 화합물 65.0%, 화합물(B) 이반응성 비키랄 화합물 33.0%, 이르가큐어(Irgacure) 261 광개시제 1.0%, 티누빈 400 염료 1.0% 및 BHT 안정화제 400ppm으로 이루어진 혼합물을 배합한다.
이르가큐어 261은 시바 가이기로부터 시판되는 광개시제이다.
실시예 1에 기술된 바와 같이 반사 편광판을 제조한다. 중합동안에 3차원 망상조직을 형성한다. 이어서 기재로부터 중합된 필름을 제거한다.
도 6은 편광판의 투과 스펙트럼을 도시한다. 약 320nm의 대역폭을 갖는 넓은 반사 파장대역이 얻어진다.
실시예 6
다른 경화 시간에서 2.5%의 염료를 갖는 것을 제외하고는 실시예 5와 유사한 혼합물로부터 다수의 편광판을 제조한다.
도 7은 편광판의 투과 스펙트럼을 도시한다. 2분을 초과한 경화 시간 후 대역폭의 상당한 변화가 없음을 알 수 있다.
실시예 7
화합물(C) 일반응성 키랄 화합물 55.0%, 화합물(D) 일반응성 비키랄 화합물 26.4%, 화합물(E) 일반응성 비키랄 화합물 17.6% 및 KB1 광개시제 1.0%로 이루어진 혼합물을 배합한다.
화합물(C)의 제법은 독일 특허 제 195,04,224 호에 기술되어 있다. 화합물(D) 및 (E)는 유사한 방법으로 제조될 수 있다.
KB1은 시바 가이기로부터 구입가능한 광개시제 이르가큐어 651의 변형물이다.
상기 혼합물은 단지 일반응성 메소제닉 화합물을 함유하고, 염료가 없다.
상기 혼합물은 실온 이하에서 용융하고, 메조상 거동 Ch 67 I를 나타낸다.
2개의 다른 기재상에서 실시예 1에서 원칙적으로 기술한 바와 같이 혼합물을 피복, 배열 및 경화시켜 2개의 편광판을 제조한다. 한가지 경우에 PET 필름 및 다른 경우에 유리 시이트를 사용한다. 경화 온도는 45℃이고, 조사는 1.6mW/cm2이고, 경화 시간은 5분이다.
도 8은 PET 필름(a) 및 유리 시이트(b)상에 경화된 편광판의 투과 스펙트럼(저투과 자취)을 도시한다. 유리 기재를 사용한 경우 약 50nm의 좁은 대역을 얻는 반면에, PET 필름상에서 경화시킨 경우 약 350nm의 대역폭을 갖는 편광판을 얻는다. 후자의 경우에 스펙트럼은 400 및 600nm 각각에서 2개의 주반사 최대치를 갖는 이정 분포를 갖는다.
따라서, 광대역 편광판은 이반응성 메소제닉 화합물 및 염료를 사용하지 않고 제조할 수 있다.
실시예 8
화합물(C) 일반응성 키랄 화합물 55.0%, 화합물(D) 일반응성 비키랄 화합물 39.0%, 화합물(F) 이반응성 비키랄 화합물 5.0% 및 KB1 광개시제 1.0%로 이루어지는 혼합물을 배합한다.
국제 공개공보 제 WO93/22397 호에 기술된 화합물과 유사한 방법으로 이반응성 화합물(F)을 제조할 수 있다.
혼합물은 메조상 거동 Ch 65 I를 나타낸다.
실시예 7에 기술된 바와 같이 각각 PET 및 유리 기재상에 혼합물을 경화시켜 2개의 편광판을 제조한다. 온도는 50℃이고, 조사는 0.2mW/cm2이고, 경화 시간 5분을 사용한다.
도 9는 PET 필름(a) 및 유리 시이트(b)상에 경화된 편광판의 투과 스펙트럼(저투과 자취)를 도시한다. 유리 기재를 사용한 경우 약 50nm의 좁은 대역이 얻어지는 반면에, PET 필름상에 경화시킨 경우 약 200nm 대역폭의 이정 반사 대역을 갖는 편광판을 얻는다.
선행 실시예들로부터 PET 기재상에 경화시킨 경우 염료는 반사 편광판의 대역폭상에 상당한 영향을 주지 않는다. 더구나, 짧은 경화 시간 및 염료 또는 이반응성 중합성 메소제닉 화합물을 사용함이 없이 플라스틱 기재상에서 광대역폭을 갖는 반사 편광판을 제조할 수 있고, 이는 선행기술에 비해 명확히 구분되고, 선행기술보다 유리하다.
실시예 9
화합물(A) 일반응성 키랄 화합물 26.0%, 화합물(B) 이반응성 비키랄 화합물 28.0%, 화합물(C) 일반응성 키랄 화합물 34.0%, 화합물(D) 일반응성 비키랄 화합물11.0% 및 이르가큐어 184 광개시제 1.0%로 이루어진 혼합물을 배합한다.
이르가큐어 184는 시바 가이기로부터 구입가능하다.
혼합물은 메조상 거동 K 56 N 80.8 I를 나타내고, 결정화 없이 실온으로 초냉각시킨다. 이 혼합물로부터 실시예 1에 기술된 방법과 유사하게 반사 편광판을 제조한다. 필름의 투과 스펙트럼을 도 10에 나타내고, 490nm 내지 810nm의 넓은 반사 대역을 나타낸다.
실시예 10
화합물(A) 일반응성 키랄 화합물 65.0%, 화합물(B) 이반응성 비키랄 화합물 34.6% 및 이르가큐어 184 광개시제 1.0%로 이루어진 혼합물을 배합한다.
혼합물은 메조상 거동 K 72 N 121 I를 나타낸다. 이 혼합물로부터 실시예 1에 기술된 방법과 유사하게 반사 편광판을 제조한다. 필름의 투과 스펙트럼을 도 10에 도시하고, 400nm 내지 810nm의 넓은 반사 대역을 나타낸다.
실시예 11
a) 화합물(A) 일반응성 키랄 화합물 65.00%, 화합물(B) 이반응성 비키랄 화합물 33.52%, 화합물(G) 키랄 도펀트 0.50%, TPO 광개시제 0.40%, 이르가큐어 2959 광개시제 0.54% 및 BHT 안정화제 0.04%로 이루어진 혼합물 11a를 배합한다.
이르가큐어 261은 시바 가이기로부터 구입가능하다.
반응식 1에 따라 화합물(G)를 제조하였다. 이는 상 거동 K 139 I를 나타내고, 매우 높은 75㎛-1의 HTP를 나타내고, 호스트 혼합물로서 구입가능한 네마틱 액정 혼합물 E 063(영국 풀 소재의 메르크 리미티드(Merck Ltd.)로부터 구입가능함)에서 측정된다.
b) 혼합물 11b는 혼합물 11a와 유사하지만 단지 화합물(B) 32.52%를 함유하고, 추가로 이동제로서 도데칸 티올 1.0%를 함유한다.
반사 편광판 필름을 실시예 1에 기술된 방법과 유사하게 각각의 혼합물 11a 및 혼합물 11b로부터 제조한다. 2개의 필름은 하기 반사 파장의 값을 갖는 넓은 투과 스펙트럼을 나타낸다.
쇄이동제를 포함하는 혼합물로부터 제조된 필름은 증가된 대역폭을 나타낸다.
실시예 12
화합물(A) 일반응성 키랄 화합물 65.0%, 화합물(B) 이반응성 비키랄 화합물33.7%, 화합물(G) 키랄 도펀트 0.5%, 다로큐어 4265 광개시제 0.8% 및 BHT 안정화제 400ppm으로 이루어진 혼합물을 배합한다.
실시예 1에 기술된 바와 같은 혼합물로부터 반사 편광판을 제조한다. 필름의 투과 스펙트럼은 도 12에 나타내고, 460 내지 740nm의 넓은 반사 대역을 나타내고, 실시예 1과 비교하여 단파장으로 이동한다.
실시예 13
혼합물을 실시예 12와 유사하게 배합하지만, 유사한 메타크릴레이트 화합물(H)로 화합물(A) 5%를 대체한다.
화합물(H)의 제법을 독일 특허 제 195,04,224 호에 기술하고 있다. 실시예 1에 기술된 바와 같은 혼합물로부터 반사 편광판을 제조한다. 필름의 투과 스펙트럼은 도 13에 나타내고, 실시예 1보다 상당히 넓은 반사 대역을 나타낸다.
실시예 14
화합물(A) 일반응성 키랄 화합물 30.0%, 화합물(B) 이반응성 비키랄 화합물 25.0%, 화합물(G) 키랄 도펀트 2.0%, 화합물(I) 일반응성 비키랄 화합물 42.0%, 이르가큐어 184 광개시제 1.0% 및 BHT 안정화제 400ppm으로 이루어진 혼합물을 배합한다.
화합물(I)을 화합물(H)와 유사하게 제조할 수 있다. 화합물(I)의 제법을 독일 특허 제 195,04,224 호에 기술되어 있다.
실시예 1에 기술된 바와 같이 이 혼합물로부터 반사 편광판을 제조한다. 필름의 투과 스펙트럼은 도 14를 나타내고, 460nm 내지 790nm의 넓은 반사 대역을 나타낸다.
실시예 15
화합물(A) 일반응성 키랄 화합물 65.0%, 화합물(B) 이반응성 비키랄 화합물 23.7%, 화합물(D) 일반응성 비키랄 화합물 10.0%, 화합물(G) 키랄 도펀트 0.5%, 다로큐어 4265 광개시제 0.8% 및 BHT 안정화제 400ppm으로 이루어진 혼합물을 배합한다.
실시예 1에 기술된 바와 같이 이 혼합물로부터 반사 편광판을 제조한다. 필름의 투과 스펙트럼은 도 15에 나타내고, 실시예 12보다 상당히 넓은 475nm 내지 805nm의 넓은 반사 대역을 나타낸다.
실시예 16
화합물(B) 28.7%를 함유하고 추가로 비키랄 비메소제닉 일반응성 성분으로서 2-에틸헥실 메타크릴레이트 5.0%(알드리히(Aldrich)로부터 구입가능함) 28.7%를 함유한 것을 제외하고는 실시예 12와 유사한 혼합물을 배합한다.
실시예 1에 기술된 바와 같이 이 혼합물로부터 반사 편광판을 제조한다. 필름의 투과 스펙트럼은 도 16에 나타내고, 실시예 12보다 상당히 넓은 460nm 내지 790nm의 넓은 반사 대역을 나타낸다.
실시예 17
2-에틸헥실 메타크릴레이트를 2-에틸헥실 아크릴레이트(알드리히로부터 구입가능함)로 대체한 것을 제외하고는 실시예 16과 유사하게 혼합물을 배합한다.
실시예 1에 기술된 바와 같이 이 혼합물로부터 반사 편광판을 제조한다. 필름의 투과 스펙트럼은 도 17에 나타내고, 실시예 16보다 좁은 430nm 내지 690nm의 넓은 반사 대역을 나타낸다.
실시예 18
이반응성 비키랄 성분(B)을 일반응성 비키랄 화합물 및 비메소제닉 이반응성 비키랄 화합물 헥산디올 디아크릴레이트의 혼합물(알드리히로부터 구입가능함)로 대체한 것을 제외하고는 실시예 12와 유사하게 혼합물을 배합한다.
실시예 1에 기술된 바와 같이 이 혼합물로부터 반사 편광판을 제조한다. 필름의 투과 스펙트럼은 도 18에 나타내고, 500nm 내지 850nm의 넓은 반사 대역을 나타낸다.
실시예 19
화합물(B) 이반응성 비키랄 화합물 24.45%, 화합물(D) 일반응성 비키랄 화합물 40.00%, 화합물(I) 일반응성 비키랄 화합물 30.00%, 화합물(G) 키랄 도펀트4.75%, 다로큐어 4265 광개시제 0.8% 및 BHT 안정화제 400ppm으로 이루어진 혼합물을 배합한다.
이 혼합물에서, 실시예 1 내지 18과 비교하여 키랄 일반응성 화합물은 키랄 비반응성 화합물 및 비키랄 일반응성 화합물의 조합물로 대체한다.
실시예 1에 기술된 바와 같이 이 혼합물로부터 반사 편광판을 제조한다. 필름의 투과 스펙트럼은 도 19에 나타내고, 460nm 내지 770nm의 넓은 반사 대역을 나타낸다.
상기 실시예들을 본 발명의 일반적으로 또는 특정적으로 기술된 반응물 및/또는 조작 조건으로 대체함으로써 상기 실시예들을 유사한 방법으로 반복할 수 있다.
상기 상세한 설명으로부터 당해 분야의 숙련자들은 본 발명의 본질적인 특징을 쉽게 확인할 수 있고, 본 발명의 정신 및 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 용도 및 조건에 적합하도록 본 발명의 다양한 변화 및 변형을 이룰 수 있다.

Claims (17)

  1. 액정 셀, 및 하나 이상의 반사 편광판 또는 원형 편광을 생성하기 위한 수단으로서 하나 이상의 반사 편광판을 포함하는 편광판 조합물을 포함하는 액정 표시장치에 있어서,
    상기 반사 편광판이 나선형으로 비틀린 평면 분자 배향을 갖는 이방성 중합체 물질의 광학 활성층을 포함하고,
    상기 이방성 중합체 물질은 분자 나선의 축이 상기 광학 활성층에 대해 횡방향으로 연장되도록 배향되고, 여기서 분자 나선의 피치는 최대 피치와 최소 피치간의 차이가 100nm 이상이 되도록 하는 방식으로 변화하며,
    상기 반사 편광판이 a) 하나 이상의 중합성 작용기를 갖는 하나 이상의 비키랄 중합성 메소제닉 화합물, b) 하나의 중합성 작용기 및/또는 하나 이상의 비중합성 키랄 메소제닉 화합물을 갖는 하나 이상의 키랄 중합성 메소제닉 화합물, c) 개시제, d) 선택적으로, 하나 이상의 중합성 작용기를 갖는 비메소제닉 화합물, e) 선택적으로, 염료 및 f) 선택적으로, 안정화제를 포함하는 키랄 중합성 메소제닉 물질의 혼합물을 공중합시켜 수득될 수 있음을 특징으로 하는 것인
    액정 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    반사 편광판에 의해 투과된 광의 스펙트럼이 이정(bimodal) 이상의 피크 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    하나 이상의 광학 위상차(retardation) 필름을 포함하고, 위상차가 반사 편광판에 의해 반사되는 대역의 파장의 약 0.25배임을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    반사 편광판과 액정 셀 사이의 광로중에 우선적으로 위치된 선형 편광판을 포함함을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    선형 편광판이, 상기 편광판의 광학축과 위상차 필름의 주 광학축사이의 각이 30 내지 60°가 되도록 하는 방식으로 위치됨을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  6. 나선형으로 비틀린 평면 분자 배향을 갖는 이방성 중합체 물질의 광학 활성층을 포함하는 반사 편광판에 있어서,
    상기 이방성 중합체 물질은 분자 나선의 축이 광학 활성층에 대해 횡방향으로 연장되도록 배향되고, 여기서 분자 나선의 피치는 최대 피치와 최소 피치간의 차이가 100nm 이상이 되도록 하는 방식으로 변화하며,
    상기 반사 편광판이 A) a) 하나 이상의 중합성 작용기를 갖는 하나 이상의 비키랄중합성 메소제닉 화합물, b) 하나의 중합성 작용기 및/또는 하나 이상의 비중합성 키랄 메소제닉 화합물을 갖는 하나 이상의 키랄 중합성 메소제닉 화합물, c) 개시제, d) 선택적으로, 하나 이상의 중합성 작용기를 갖는 비메소제닉 화합물, e) 선택적으로, 염료 및 f) 선택적으로, 안정화제를 포함하는 키랄 중합성 메소제닉 물질의 혼합물을 층의 형태로 하나 이상의 기재상에 피복시키고,
    B) 상기 혼합물을 분자 나선의 축이 광학 활성층에 대해 횡방향으로 연장되게 하는 배향으로 배열시키고,
    C) 상기 혼합물을 열선 또는 화학선에 노출시켜 중합시키고,
    D) 상기 중합된 물질로부터 기재중 하나 또는 둘다를 선택적으로 제거함으로써 수득될 수 있음을 특징으로 하는 것인
    반사 편광판.
  7. 제 6 항에 있어서,
    중합된 물질이 3차원 망상조직을 형성함을 특징으로 하는 반사 편광판.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    편광 대역폭이 250nm 이상임을 특징으로 하는 반사 편광판.
  9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    하나 이상의 기재가 플라스틱 필름임을 특징으로 하는 반사 편광판.
  10. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    키랄 중합성 메소제닉 물질이 하나의 중합성 작용기를 갖는 하나 이상의 키랄 중합성 메소제닉 화합물, 및 하나의 중합성 작용기를 갖는 하나 이상의 비키랄 중합성 메소제닉 화합물을 함유함을 특징으로 하는 반사 편광판.
  11. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    키랄 중합성 메소제닉 물질이 하나의 중합성 작용기를 갖는 하나 이상의 키랄 중합성 메소제닉 화합물, 및 둘 이상의 중합성 작용기를 갖는 하나 이상의 비키랄 중합성 메소제닉 화합물을 함유함을 특징으로 하는 반사 편광판.
  12. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    키랄 중합성 메소제닉 물질의 혼합물이
    하나의 중합성 작용기를 갖는 비키랄 중합성 메소제닉 화합물 5 내지 85중량%, 둘 이상의 중합성 작용기를 갖는 비키랄 중합성 메소제닉 화합물 0 내지 30중량%, 하나의 중합성 작용기를 갖는 키랄 중합성 메소제닉 화합물 10 내지 80중량%, 개시제 0.1 내지 5중량%, 비중합성 키랄 도펀트 0 내지 10중량%, 염료 0 내지 5중량% 및 안정화제 10 내지 1000ppm으로 필수적으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반사 편광판.
  13. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    키랄 중합성 메소제닉 물질의 혼합물이
    둘 이상의 중합성 작용기를 갖는 비키랄 중합성 메소제닉 화합물 10 내지 85중량%, 하나의 중합성 작용기를 갖는 키랄 중합성 메소제닉 화합물 10 내지 90중량%, 개시제 0.1 내지 5중량%, 비중합성 키랄 도펀트 0 내지 10중량%, 염료 0 내지 5중량% 및 안정화제 10 내지 1000ppm으로 필수적으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반사 편광판.
  14. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    키랄 중합성 메소제닉 물질의 혼합물이
    하나의 중합성 작용기를 갖는 비키랄 중합성 메소제닉 화합물 0 내지 85중량%, 둘 이상의 중합성 작용기를 갖는 비키랄 중합성 메소제닉 화합물 0 내지 70중량%, 하나의 중합성 작용기를 갖는 키랄 중합성 메소제닉 화합물 10 내지 80중량%, 하나 이상의 중합성 작용기를 갖는 비메소제닉 중합성 화합물 3 내지 70중량%, 개시제 0.1 내지 5중량%, 비중합성 키랄 도펀트 0 내지 10중량%, 염료 0 내지 5중량% 및 안정화제 10 내지 1000ppm으로 필수적으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반사 편광판.
  15. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    중합성 메소제닉 화합물이 하기 화학식 I을 갖는 반사 편광판:
    화학식 I
    P-(Sp)n-MG-R
    상기 식에서,
    P는 중합성 그룹이고,
    Sp는 탄소수 1 내지 20의 이격 그룹이고,
    n은 0 또는 1이고,
    MG는 메소제닉 또는 메소젠성 지지 그룹으로, 바람직하게는 에스테르 또는 에테르 그룹 또는 단일 결합에 의해 이격 그룹 Sp 및 유기 그룹 R에 결합되고, 이때 상기 메소제닉 그룹은 바람직하게는 화학식 II의 그룹으로부터 선택되며;
    화학식 II
    -(A1-Z1)m-A2-Z2-A3-
    상기 식에서,
    A1, A2및 A3는 서로 독립적으로 하나 이상의 CH 그룹이 N으로 치환될 수 있는 1,4-페닐렌, 1 또는 2개의 인접하지 않은 CH2그룹이 O 및/또는 S로 치환될 수 있는 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌 또는 나프탈렌-2,6-디일이고, 이들 모든 그룹은 치환되지 않거나 할로겐, 시아노 또는 니트로 그룹, 또는 탄소수 1 내지 7의 알킬, 알콕시 또는 알카노일 그룹으로 일치환되거나 다치환될 수 있고, 여기서 하나 이상의 H 원자는 F 또는 Cl로 치환될 수 있고,
    Z1및 Z2는 각각 독립적으로 -COO-, -OCO-, -CH2CH2-, -OCH2-, -CH2O-, -CH=CH-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH- 또는 단일 결합이고,
    m은 0, 1 또는 2이고,
    R은 치환되지 않거나 할로겐 또는 CN으로 일치환되거나 다치환될 수 있는 탄소수 25 이하의 알킬 라디칼이고, 또한 하나 이상의 인접하지 않은 CH2그룹이 각 경우에 서로 독립적으로 산소 원자가 서로 직접 결합하지 않는 방식으로 -O-, -S-, -NH-, -N(CH3)-, -CO-, -COO-,-OCO-, -OCO-O-, -S-CO-, -CO-S- 또는 -C≡C-로 치환되거나, 다르게는 R은 할로겐, 시아노이거나 독립적으로 상기 P-(Sp)n-에 대한 정의 중 하나와 동일하다.
  16. 제 1 항에 따르는 키랄 중합성 메소제닉 물질의 혼합물.
  17. 하기 화학식 IIa1의 중합성 메소제닉 화합물:
    화학식 IIa1
    P-(Sp-X)n-(A1-Z1)j-G
    상기 식에서,
    P, Sp, X 및 n은 제 15 항의 화학식 I에서의 정의와 동일하며,
    A1및 Z1은 제 15 항의 화학식 II에서의 정의와 동일하고,
    j는 1 또는 2이고,
    G는(여기서, Rd는 C1-C12알킬 또는 알콕시이고, Z는 -COO- 또는 -O-CO-이다)이다.
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