KR20000064660A - 액정디스플레이소자 - Google Patents

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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 디스플레이 소자
당해 분야의 액정 디스플레이에서, 휘도(brightness)는 보통 광학 경로의 광 흡수에 의해 상당한 영향을 받는다. 특히, 통상적인 꼬인 네마틱 액정 디스플레이 편광자는 후광에 의해 방출된 60% 이상의 광도를 흡수할 수 있다. 따라서, 편광자의 흡수를 감소시키고, 디스플레이의 휘도를 향상시키기 위해 많은 노력을 기울이고 있다. 후광 직접 투시 LC 디스플레이에 있어서, 이러한 감소는 추가로 전력 소비를 상당히 감소시키고 후광 벌브 수명을 연장시킬 수 있으며, 휴대용 제품에서 건전지 수명 및 크기를 개선시킬 수 있다.
가장 광범위하게 사용되는 편광자는 선형 편광을 생성하기 위한 시이트 편광자이다. 최적의 조건하에서, 이들 편광자는 입사광도의 최대 50%가 선형 편광으로 투과되는 단점을 갖는다. 이들 편광자의 저효율성과는 별도로, 다른 단점은 비투과 광성분의 흡수이고, 이는 상당한 편광자 가열을 발생시키고, 이에 의해 편광 특성의 바람직하지 않은 변화를 일으키거나 또는 높은 후광도에서는 심지어 편광자를 파괴시킬 수 있다.
반사 편광자를 사용함으로써, 비편광을 편광으로 매우 효율적으로 전환시킬 수 있다. 이 형태의 편광자는 나선으로 꼬인 분자 배향을 갖는 키랄 메소제닉 물질층을 포함한다. 이러한 편광자가 비편광으로 조사될때, 나선 분자 구조는 헬릭스의 피치 생성물 및 메소제닉 물질의 평균 반사도에 부합하는 파장의 투사광과 반응한다. 이 반응은 헬릭스(우측편 또는 좌측편 각각)의 꼬임과 동일한 원형 편광의 꼬임을 갖는 동일한 원형 편광으로 50%의 광도의 반사를 일으키는 반면에 나머지 50% 및 메소제닉 물질과 반응하지 않는 투사광의 파장은 투과된다. 반사광은 비편광될 수 있거나, 또는 편광은 거울, 예컨대 디스플레이의 후광에 의해 전도되어 편광자상으로 향할 수 있다.
이 방법에서, 이론적으로 100%인 투사 비편광의 임의의 파장대역은 원형 편광으로 전환될 수 있다. 이 파장대역의 대역폭(△λ)은 수학식 △λ = △n × p에 따라 메소제닉 물질의 복굴절(△n) 및 분자 헬릭스의 피치(p)에 의존한다. 그러나, 실질적으로 이용가능한 메소제닉 물질의 복굴절 값은 0.3미만이고, 이는 대역폭을 제한한다. 일반적으로, 대역폭은 30 내지 50nm, 100nm이하의 범위를 갖고, 이는 많은 용도에 충분하지 않다. 특히 가시광 스펙트럼의 상당부분을 포함하는 대역폭이 산업 용도에서 매우 유리하다.
다른 반사 파장을 갖는 다수의 층으로 제조된 편광자를 사용하여 이 문제를 극복하기 위한 노력이 시도되었다. 이러한 시도는 마우러(Maurer) 등의 문헌[SID Digest 1990, p. 110]에 기술되어 있다. 그러나, 이들 다층 편광자의 광학특성은 분자 배향 및 내부 산란 또는 반사중에 국부적인 불규칙성 때문에 급격히 약화된다. 다른 문제는 가시각을 제한시키는 다층 편광자의 큰 두께이다.
유럽 특허원 제 0 606 940 호는 100nm이상의 대역폭을 갖는 콜레스테릭 편광자를 개시한다. 키랄 메소제닉 비스아크릴레이트, 비키랄 메소제닉 모노아크릴레이트 및 염료를 포함하는 혼합물을 광중합시켜 편광자를 제조한다. 폴리이미드 배향층을 통해 혼합물을 투명한 기재상에 피복하고, UV 조사시킨다. 중합동안에 피복된 단량체 혼합물층에서 UV선의 세기 구배를 유발시키기 위해 염료를 첨가한다. 2가지 단량체의 다른 반응성으로 인해 중합동안에 층내에 단량체를 확산시키기 위해 세기 구배를 유지한다. 그 결과로서, 중합체 물질의 조성물 및 결과적으로 분자 헬릭스의 피치는 중합체층에서 항상 횡방향으로 변화하고, 편광자의 광대역폭을 생성한다.
그러나, 전술한 확산 개념은 외적인 영향에는 매우 민감하다. 따라서, 예를 들면, 혼합물 조성물의 근소한 변화에서도 램프 전력, 기재 및 특히 염료 및 광개시제의 농도는 편광자의 대역폭에 상당한 영향을 줄 수 있다. 상기 언급된 유럽 특허원 제 0 606 940 호의 표 1 및 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 예를 들면 염료 농도의 작은 변화는 대역폭의 상당한 감소를 초래한다.
이 개념의 다른 단점은 단량체 확산 및 농도 구배를 이루는데 비교적 긴 처리시간이 요구된다는 것이다. 전술된 용도에서, 8분 이상의 처리시간이 개시되어 있고, 이는 대량 생산을 위해서는 적합하지 않다. 상기 특허의 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이 피치 구배가 세기 구배를 감소시키기 때문에 높은 램프 전력을 사용하여 처리시간을 감소시키는 것은 가능하지 않다.
또한, 전술된 문헌에서, 단지 키랄 이반응성 메소젠을 갖는 혼합물을 개시한다. 그러나, 이들 화합물은 매우 비싸고, 단지 낮은 수율로 얻을 수 있다.
본 발명은 액정 쎌 및 하나이상의 반사 편광자 또는 원형 편광을 생성하기 위한 수단으로서 하나이상의 반사 편광자를 포함하는 편광자 조합물을 포함하고, 상기 반사 편광자는 나선형으로 꼬인 평면 분자 배향을 갖는 이방성 중합체 물질의 광학적 활성층을 포함하고, 상기 물질은 분자 헬릭스의 축이 상기 층에 횡방향으로 연장되도록 배향되며, 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.
도 1은 본 발명의 예시적인 양태에 따른 디스플레이 소자를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따라 얻어진 본 발명의 반사 편광자의 a) 투과광 및 b) 반사광을 갖는 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따라 얻어진 UV 염료의 농도의 변화에 따른 본 발명의 반사 편광자의 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 4는 UV 램프의 상이한 조사에 따른 본 발명의 실시예 3에 따라 얻어진 본 발명의 반사 편광자의 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 5는 상이한 처리시간에서 본 발명의 실시예 4에 따라 얻어진 본 발명의 반사 편광자의 a) 투과광 및 b) 반사광을 갖는 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시예 5에 따라 얻어진 본 발명의 반사 편광자의 a) 투과광 및 b) 반사광을 갖는 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 7은 상이한 처리시간에서 본 발명의 실시예 4에 따라 얻어진 본 발명의 반사 편광자의 a) 투과광 및 b) 반사광을 갖는 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 8은 상이한 기재상에 처리될때 본 발명의 실시예 7에 따라 얻어진 본 발명의 반사 편광자의 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 9는 상이한 기재상에 처리될때 본 발명의 실시예 8에 따라 얻어진 본 발명의 반사 편광자의 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 10은 본 발명의 실시예 9에 따라 얻어진 본 발명의 반사 편광자의 a) 투과광 및 b) 반사광을 갖는 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 11은 본 발명의 실시예 10에 따라 얻어진 본 발명의 반사 편광자의 a) 투과광 및 b) 반사광을 갖는 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 12 내지 19는 각각 동일한 수로 실행하는 본 발명의 각각의 실시예에 따라 얻어진 본 발명의 반사 편광자의 a) 투과광 및 b) 반사광을 갖는 투과 스펙트럼을 도시한다.
따라서, 본 발명의 목적은 반사 광대역(broadband) 편광자를 제공하는 것이다. 편광자의 대역폭은 바람직하게 상당부의 가시광선 스펙트럼을 포함한다. 또한 본 발명의 목적은 이러한 편광자를 특히 대량 생산에 적합한, 효율적이고 저렴한 방식으로 제조하는 방법 뿐만 아니라 이러한 편광자를 포함하는 액정 디스플레이 소자를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적 및 선행 기술에 대한 장점은 하기의 설명으로부터 당해 분야의 숙련자들에게 곧바로 명확해진다.
상기 및 하기에서 상세히 기술한 본 발명을 사용함으로써 전술된 목적이 얻어질 수 있고, 선행 기술의 단점이 극복될 수 있다.
상기 및 하기에서 사용되는 반응성 화합물이란 용어는 중합성 화합물, 즉 1개(일반응성), 2개(이반응성) 또는 그 이상(다반응성)의 중합성 작용기를 나타내는 화합물을 의미한다.
상기 및 하기에서 사용된 바와 같이, 중합성 또는 반응성 메소젠, 중합성 또는 반응성 메소제닉 화합물 및 중합성 또는 반응성 액정 화합물이란 용어는 막대형 또는 판형 메소제닉 그룹을 갖는 화합물을 포함한다. 이들 화합물은 반드시 화합물 자체에 의해 메조상 또는 액정상 양상을 나타낼 필요는 없다. 단지 다른 화합물을 갖는 혼합물중에서, 또는 순수한 화합물 또는 혼합물이 중합될때 메조상 또는 액정상 양상을 나타내는 것이 또한 가능하다.
본 발명의 목적은 액정 쎌 및 하나이상의 반사 편광자 또는 원형 편광을 생성하기 위한 수단으로서 하나이상의 반사 편광자를 포함하는 편광자 조합물을 포함하고, 상기 반사 편광자는 나선형으로 꼬인 평면 분자 배향을 갖는 이방성 중합체 물질의 광학적 활성층을 포함하고, 상기 물질은 분자 헬릭스의 축이 상기 층에 횡방향으로 연장되도록 배향되며, 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.
반사 편광자에 의한 투과광의 스펙트럼은 바람직하게 이정(bimodal)이상의 피크 분포를 갖는다.
본 발명의 바람직한 양태는 하기와 같다:
.액정 디스플레이 소자는 하나이상의 광학 지연(retardation) 필름을 포함하고, 상기 지연은 반사 편광자의 작동동안에 반사되는 대역의 파장의 약 0.25배이다.
.액정 디스플레이 소자는 바람직하게 반사 편광자와 액정 쎌사이의 광학경로에 위치되는 선형 편광자를 포함한다.
.선형 편광자는 상기 편광자의 광학축과 지연 필름의 주광학 축사이의 각이 30 내지 60°가 되도록 하는 방식으로 위치한다.
.액정 디스플레이 소자는 바람직하게 디스플레이상의 반사 편광자와 투사광원사이의 광학 경로에 위치되는 광확산 시이트를 포함한다.
본 발명의 다른 목적은 나선형으로 꼬인 평면 분자 배향을 갖는 이방성 중합체 물질의 광학적 활성층을 포함하고, 이때 이방성 중합체 물질은 분자 헬릭스의 축이 상기 층에 횡방향으로 연장되도록 배향되며, 상기 분자 헬릭스의 피치는 최대 피치와 최소 피치간의 차이가 100nm이상이 되도록 하는 방식으로 변화되는 반사 편광자로서, 이때 반사 편광자를 A) 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 층의 형태로 하나이상의 기재상에 피복하고, B) 상기 혼합물을 분자 헬릭스의 축이 상기 층에 횡방향으로 연장되도록 배향시키고, C) 상기 혼합물을 열 또는 화학선에 노출시켜 중합시키고, D) 상기 중합된 물질로부터 기재중 하나 또는 둘다를 선택적으로 제거함으로써 수득될 수 있음을 특징으로 한다.
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 하나이상의 키랄 중합성 메소제닉 화합물 및 하나의 중합성 작용기를 갖는 하나이상의 비키랄 중합성 메소제닉 화합물.
. 하나의 중합성 작용기를 갖는 하나이상의 키랄 중합성 메소제닉 화합물 및 둘이상의 중합성 작용기를 갖는 하나이상의 비키랄 중합성 메소제닉 화합물.
본 발명의 바람직한 양태에서, 중합성 메소제닉 화합물은 화학식(I)을 갖는다:
P-(Sp)n-MG-R
상기식에서,
P는 중합성 그룹이고,
Sp는 탄소수 1 내지 20을 갖는 이격 그룹이고,
n은 0 또는 1이고,
MG는 메소제닉 또는 메소젠성 지지그룹으로, 바람직하게는 에스테르 또는 에테르 그룹 또는 단일 결합에 의해 이격 그룹 Sp 및 유기 그룹 R에 결합되고, 이때
이 메소제닉 그룹은 바람직하게는 화학식(II)를 갖는다:
-(A1-Z1)m-A2-Z2-A3-
상기식에서,
A1, A2및 A3는 서로 독립적으로 1,4-페닐렌(또한 하나이상의 CH 그룹이 N으로 치환될 수도 있다), 1,4-시클로헥실렌(또한 하나 또는 두개의 비인접한 CH2그룹이 O 및/또는 S로 치환될 수도 있다), 1,4-시클로헥세닐렌 또는 나프탈렌-2,6-디일이고, 이들 모든 그룹은 비치환되거나 할로겐, 시아노 또는 니트로 그룹, 또는 탄소수 1 내지 7을 갖는 알킬, 알콕시 또는 알카노일 그룹으로 일치환되거나 다치환될 수 있고, 여기서 하나이상의 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 비치환되거나, 할로겐 또는 CN으로 일치환되거나 다치환될 수 있는 탄소수 25개 이하를 갖는 알킬 라디칼이고, 또한 하나이상의 비인접한 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, 또는 한편으로 R은 할로겐, 시아노이거나 또는 상기 P-(Sp)n-에 주어진 의미중의 하나를 갖는다.
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. 더우기, 단지 일반응성 화합물을 포함하는 혼합물은 가끔 이반응성 화합물을 포함하는 혼합물보다 의도하지 않은 일시 중합에 대해 높은 안정성을 가끔 나타낸다.
다른 바람직한 양태는 하나의 중합성 그룹(일작용성)을 갖는 하나이상의 키랄 또는 비키랄 중합성 메소제닉 화합물 및 둘이상의 중합성 그룹(다작용성)을 갖는 하나이상의 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, 기재로 제공될 필요가 없는 자가-유지 편광 필름으로서 사용될 수 있다. 이러한 반사 편광자의 제조후에, 중합 및/또는 배향을 위해 필요한 기재는 제거될 수 있고, 이는 편광자의 압축성에 대해 우수하다. 이 형태의 편광자의 다른 잇점은 편광 특성의 극히 적은 온도 의존성이다.
다작용성 메소제닉 또는 비메소제닉 화합물의 농도를 변화시킴으로써 중합체 필름의 가교결합 밀도 및 유리전이온도와 같은 물리적 성질 및 화학적 성질은 또한 편광자의 광학 성질의 온도 의존성에 대해 중요하고, 열적 및 기계적 안정성 또는 내용매성이 쉽게 조화될 수 있다.
다른 바람직한 양태에서, 중합성 혼합물은 중합체의 가교결합을 증가시키기 위해 둘이상의 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. 둘이상의 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 편광자의 제조에 사용되는 중합성 혼합물은 하나이상의 비키랄 및 하나이상의 키랄 화합물을 포함한다. 키랄 및 비키랄 화합물의 비율을 변화시킴으로써 편광자의 반사 파장 대역의 위치를 변화시킬 수 있다. 바람직하게 키랄 및 비키랄 메소제닉 화합물의 비율이 선택됨으로써 반사 스펙트럼은 상당부의 가시광선 스펙트럼을 포함한다.
따라서, 반사 파장대역의 중심 파장은 바람직하게 450 내지 650nm, 특히 바람직하게 480 내지 600nm 및 매우 특히 바람직하게 500 내지 550nm이다.
파장대역의 대역폭은 바람직하게 100nm이상, 특히 바람직하게 200nm이상, 매우 특히 바람직하게 250nm이상이다.
다른 바람직한 양태에서, 키랄 중합성 메소제닉 혼합물은 중합체의 광학 특성을 개질시키기 위해 키랄 도핑제로서 사용되는 비중합성 메소제닉 화합물, 특히 바람직하게 비중합성 키랄 메소제닉 화합물 20중량% 이하를 포함한다.
키랄 중합성 메소제닉 혼합물은 키랄 도핑제로서 1개이상, 매우 바람직하게 1 내지 4개, 특히 1 또는 2개의 키랄 비중합성 메소제닉 화합물을 함유하는 것이 바람직하다. 상기 키랄 도핑제의 비율은 총 혼합물의 바람직하게 0.01 내지 20중량%, 매우 바람직하게 0.05 내지 10중량%, 특히 0.1 내지 5중량%이다.
원칙적으로 키랄 도핑제로서 모든 화합물은 이 목적을 위해 당해분야의 숙련자들에게 공지된 것을 사용할 수 있다. 전형적인 키랄 도핑제는 예를 들면, 시판가능한 S 1011, R 811 또는 CB 15(독일, 다름스타트 소재의 메르크 KGaA)이다.
더우기, 바람직한 것은 키랄 중합성 메소제닉 혼합물이고, 하나이상의 키랄 도핑제는 당 분자를 기준으로 키랄 2가 구조 요소를 포함하는 화합물이다.
이들 키랄 중합성 메소제닉 혼합물중에서 특히 바람직한 것은 키랄 도핑제가 화학식(V)의 화합물이다:
R2-MG-CG-MG-R3
상기식에서,
MG는 각 경우에 독립적으로 화학식(II)의 메소제닉 그룹이고,
R2및 R3는 각각 독립적으로 할로겐, 시아노 또는 탄소수 1 내지 12를 갖는 선택적으로 할로겐화된 알킬 또는 알콕시 그룹이고,
CG는 하기의 구조 요소이다:
화학식(V)의 키랄 도핑제는 하기의 반응식으로 또는 이와 유사하게 합성할 수 있다.
DCCD = 디시클로헥실카보디이미드, DMAP = 디메틸아미노피리딘, DCM = 디클로로메탄.
반응식(1) 및 (2)에서, R*는 탄소수 1 내지 12를 갖는 알킬 또는 알콕시 그룹이고, L 및 r은 하기에 주어진 의미를 갖고, MG는 화학식(II)의 의미를 갖는다.
본 발명의 바람직한 양태는 전술 및 후술한 바와 같이 하기의 키랄 중합성 메소제닉 물질의 혼합물중의 하나의 공중합에 의해 얻을 수 있는 반사 편광자에 관한 것이다:
. 하나의 중합성 작용기를 갖는 비키랄 중합성 메소제닉 화합물 5 내지 85중량%, 둘이상의 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 도핑제 0 내지 5중량%, 염료 0 내지 5중량% 및 안정화제 10 내지 1000ppm으로 필수적으로 이루어지는 혼합물.
. 둘이상의 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 도핑제 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%, 둘이상의 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 도핑제 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 하나이상의 중합성 그룹을 갖는 중합성 메소제닉 화합물을 함유하지 않는다.
본 발명에 따르는 반사 편광자의 투과 스펙트럼의 투과 대 파장 곡선(예컨대 도 2 내지 11에 도시함)은 대칭 또는 비대칭 형태일 수 있다. 이는 일형태 또는 이형태일 수 있고, 또는 다중 피크 분포를 나타낼 수 있고, 이는 1개, 2개 이상의 반사의 국부 최대치를 나타낼 수 있는 것을 의미한다. 본 발명의 바람직한 양태는 스펙트럼이 이형태 이상의 피크 분포를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 중합성 혼합물은 층의 형태로 하나이상의 기재상에 피복되고, 배열 및 중합된다. 기재로서 유리 시이트 뿐만 아니라 플라스틱 필름을 사용할 수 있다. 또한, 중합이전, 중합동안 및/또는 중합후에 피복된 혼합물의 상부에 제 2 기재를 놓는 것이 가능하다. 기재를 중합이후에 제거할 수 있거나 제거할 수 없다. 2개의 기재를 사용할때, 하나이상의 기재는 중합에 사용하기 위해 화학선 노출에 투과성이어야 한다.
바람직하게, 하나이상의 기재는 플라스틱 기재(예컨대 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리카보네이트(PC) 또는 트리아세틸셀룰로즈(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 횡방향으로 연장하는 분자 헬릭스를 갖는 배열을 유도하기 위해 하나의 기재의 상부상에 배열층, 예컨대 고무 폴리이미드 또는 스퍼트된 SiOx의 층을 가하는 것이 가능하다. 제 2 기재가 피복물의 상부에 놓일 경우에, 2개의 기재와 함께 놓음으로써 발생하는 전단은 가끔 양호한 배열을 얻기에 충분하다. 본 발명의 바람직한 양태에서, 배열은 키랄 중합성 메소제닉 물질을 전단시킴으로써 얻어진다.
본 발명의 중합에서, 중합성 메소제닉 혼합물은 열 또는 화학선에 노출시킴으로써 생성한다. 화학선 노출은 예컨대 광조사, X-선, 감마선 또는 고에너지 입자(예, 이온 또는 전자)를 갖는다. 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 사용할때 처리시간이 감소될 수 있다. 본 발명에 사용되는 램프에 의해 생성되는 조사는 바람직하게 0.01 내지 100mW/cm2, 특히 바람직하게 0.05 내지 10mW/cm2, 및 매우 특히 바람직하게 0.1 내지 1.0mW/cm2이다.
처리시간은 무엇보다도 중합성 메소제닉 물질의 반응성, 피복층의 두께, 중합 개시제의 형태 및 궁극적으로 염료에 의존한다. 또한 중합도 또는 중합체 필름의 가교결합 및 반사 편광자의 편광 특성에 영향을 미칠 수 있다. 대량 생산에 있어서, 짧은 처리시간이 바람직하다. 본 발명에 따르는 처리시간은 바람직하게 20분 이하, 특히 8분 이하 및 매우 특히 바람직하게 4분보다 짧다.
화학선 노출의 파장으로 조절된 흡수 최대치를 갖는 개시제의 존재하에서 중합을 수행한다. 예를 들면, UV선에 의해 중합할때 중합 반응을 시작하는 자유 라디칼을 생성하기 위해 UV 조사하에서 분해하는 광개시제를 사용할 수 있다. 자유 라디칼 대신에 양이온으로 광처리하는 양이온성 광개시제를 사용하는 것이 또한 가능하다. 중합은 또한 특정 온도이상에서 가열할때 분해하는 개시제에 의해 시작될 수 있다.
UV 조사에 의한 라디칼 중합에 대한 광개시제의 전형적인 실례는 시판가능한 이르가큐어 651, 이르가큐어 184 또는 다로큐어 4205(시바 가이기 아그레보 게엠베하)이고, 반면에 양이온성 광중합의 경우에, 예컨대 시판가능한 UVI 6974(유니온 카바이드)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 자유 라디칼을 생성하기 위해 UV 조사하에서 분해하는 광개시제이다.
감광성 또는 감온성 개시제외에도, 중합성 혼합물은 또한 하나이상의 기타 적합한 성분, 예컨대 촉매, 안정화제, 조반응 단량체 또는 계면활성 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태에서, 중합성 혼합물은 예컨대 혼합물의 저장동안에 바람직하지 않은 일시 중합을 방지하기 위해 사용되는 안정화제를 포함한다. 원칙적으로 상기 목적을 위해 당해 분야의 숙련자들에게 공지된 모든 화합물을 안정화제로서 사용할 수 있다. 이들 화합물은 광범위하게 시판가능하다. 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 가할때 본 발명의 중합체 필름의 2개의 가교결합사이의 자유 중합체 쇄의 길이 및/또는 중합체 쇄의 길이를 조절할 수 있다. 쇄이동제의 양이 증가할때 감소하는 중합체 쇄를 갖는 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. 더우기, 쇄이동제를 포함하는 중합성 메소제닉 혼합물을 사용함으로써 증가된 대역폭을 갖는 반사 편광자를 얻을 수 있다.
쇄이동제로서, 예를 들면 1가 티올 화합물(예, 도데칸 티올) 또는 다가 티올 화합물(예, 트리메틸프로판 트리(3-머캅토프로피오네이트))를 사용할 수 있다.
몇가지 경우에, 배열을 돕고, 중합을 억제할 수 있는 산소를 배제할 수 있는 제 2 기재를 가하는 것이 유리하다. 한편으로, 불활성 기체의 대기하에서 처리시킬 수 있다. 후자의 경우에, 중합이전에 메소제닉 물질의 전단은 메조상의 충분한 배열을 초래하기 위해 필요하다. 양이온성 광개시제를 사용할때 산소 배제는 필요하지 않지만, 물은 배제되어야 한다. 본 발명의 바람직한 양태에서, 키랄 중합성 메소제닉 물질의 중합을 불활성 기체, 바람직하게 질소 대기하에서 수행한다.
고품질의 배열을 갖는 중합체 필름을 얻기 위해, 중합성 메소제닉 혼합물의 액정상중에서 중합을 수행하여야 한다. 따라서, 본 발명의 반사 편광자의 제조를 위해, 바람직하게 저융점을 갖는 혼합물을 사용한다. 이어서, 중합방법은 용이하게 이루어지고, 이는 대량생산에 특히 중요하다.
처리 온도는 150℃ 미만이 바람직하다. 특히 바람직한 온도는 100℃ 미만이다.
광학적으로 활성 중합체 필름의 두께는 반사 편광자의 대역폭에 의존한다. 대역위치 및 대역폭에 따라, 두께는 바람직하게 5 내지 30㎛이다. 약 300nm의 대역폭, 10 내지 20㎛의 두께가 특히 바람직하다.
바람직한 양태에서, 키랄 중합성 메소제닉 물질의 혼합물은 추가로 흡수 최대치를 갖는 염료를 함유하고, 이의 파장은 사용되는 화학선 노출의 파장으로 조절된다. 바람직하게, 염료가 사용되고, 그의 흡수 최대치는 편광자의 사용동안에 바람직하지 않은 흡수를 배제하기 위해 반사 편광자의 작동 파장 범위외부에 있다.
본 발명의 다른 바람직한 양태에서, 키랄 중합성 메소제닉 혼합물은 염료를 함유하지 않는다.
본 발명에 따르는 반사 편광자를 통과하는 빛은 우측 또는 좌측에서 거의 원형 편광이고, 중합체층의 분자 헬릭스의 꼬임에 따라서 우측 또는 좌측 헬릭스일 수 있다.
몇가지 용도에 있어서, 투사광이 선형 편광되는 것이 바람직하다. 본 발명의 바람직한 양태에서, 따라서 액정 디스플레이 소자는 광학 보상 필름을 포함한다. 이 보상 필름은 방해물, 즉 복굴절의 생성물 및 층의 두께가 편광자에 의해 반사되는 대역폭의 중심의 파장의 약 0.25배이도록 선택되는 볼굴절 물질의 층을 포함한다. 그 결과로서, 이 보상기는 원형 편광을 선형 편광으로 전환시키는 1/4 파장 판 또는 호일(QWF)로서 제공한다.
보상기로서, 예컨대 신장된 PET, PVA, PC 또는 TAC와 같은 신장된 플라스틱 필름을 사용할 수 있다. 또한, 배향된 중합 액정 물질의 층을 사용하는 것이 가능하다.
QWF를 분리 광학 요소로서 반사 편광자에 결합할 수 있다. 바람직하게, 반사 편광자 및 QWF가 집적됨으로써 이들은 개별적인 광학 요소를 형성한다. 이는 예를 들면 편광자를 제조한 후에 QWF 및 반사 편광자를 함께 적층시켜 형성할 수 있다.
다른 바람직한 양태에서, 키랄 중합성 메소제닉 물질은 기재로서 제공하는 QWF상에서 바로 피복되고 처리됨으로써 생성방법을 간략하게 한다.
반사 편광자와 함께 단일 광학 보상 필름을 사용할때 광학 방해는 편광자의 전체 대역폭에 대해 동일하게 유지한다. 그 결과로서, 원형 편광으로부터 선형 편광으로의 전환은 편광자의 전체 대역폭에 대해 최적이 아니다. 이는 광대역 편광자에 대해 특히 이롭지 않을 수 있다.
따라서, 본 발명의 바람직한 양태에서, 액정 디스플레이 소자는 둘이상의 광학 보상층의 조합을 포함하고, 보상기의 방해는 층의 방해중의 차이때문에 보상기 조합의 네트 지연이 편광자의 반사 대역폭의 상당부보다 편광자에 의해 반사되는 빛의 파장의 약 0.25배이도록 하는 방법으로 선택된다.
반사 편광자상의 투사광은 원형 편광으로 변형된다. 그러나, 이는 표준 투사에서 편광자 및 빛의 대역폭에 상응하는 파장을 갖는 빛에 대해 단지 유효하다, 즉 분자 헬릭스의 축에 평행하다. 예를 들면, 표준각에서 반사 편광자를 통과하는 빛은 타원형으로 편광된다. 이 빛은 반사 편광자 뒤로 따르는 광학 보상기에 의해 단일 편광면의 선형 편광으로 완전히 변형되지는 않을 것이다. 특히 액정 디스플레이 쎌의 조도를 위해 본 발명의 편광자 조합물을 사용할때 이 빛의 성분은 디스플레이의 바람직하지 않은 대조의 감소를 야기할 수 있다. 따라서, 본 발명의 바람직한 양태에서, 이상적으로 원형 편광되지 않은 반사 편광자로부터의 발광 성분을 차단하기 위한 광학 보상기 후에 디스플레이의 광학 경로중에 선형 편광자가 제공된다.
상기 개시된 선형 편광자는 바람직하게 선형 편광자의 광학축과 보상기의 주광학축사이의 각이 30 내지 60°, 특히 바람직하게 40 내지 50°이다.
본 발명의 반사 편광자는 원형 편광으로서 편광자 대역폭의 투사광의 50%를 반사시킨다. 전술한 바와 같이, 반사 편광자의 고효율은 예를 들면 디스플레이의 후광 단위로 바뀐 후에 및 편광자로 다시 돌아오는 반사광을 사용함으로써 얻어진다.
금속 반사기를 사용하는 경우에, 원형 편광은 대향 꼬임을 갖는 원형 편광으로서 이상적으로 반사되고, 이는 반사 편광자의 헬릭스와 부합하고, 완전히 투사된다.
전술한 바와 같이, 비금속성 반사기가 사용되거나 확산기 시이트와 같은 부가 확산기가 광원과 반사 편광자사이의 디스플레이 광학 경로중에 위치하는 경우에, 역광은 비편광되고, 반사 편광자와 다시 반응한다. 또한 비편광은 내부 반사 및 굴절 때문에 발생할 수 있고, 디스플레이의 광학 성분사이에서 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명의 바람직한 양태에 따르는 액정 디스플레이는 반사 편광자상에 투사광의 각 분포를 최적화하기 위해 후광과 반사 편광자사이에 위치한 확산기 시이트를 포함한다.
다른 바람직한 양태에서, 본 발명의 액정 디스플레이는 반사 및 선형 편광자로 제공되는 하나이상의 접착층, 최적 보상기 및 확산기 시이트를 포함한다.
본 발명의 다른 바람직한 양태에서, 액정 디스플레이 소자는 환경 영향에 반하여 이들 성분을 보호하기 위해 반사 및 선형 편광자에 제공되는 하나이상의 보호층, 광학 보상기 및 확산기 시이트를 포함한다.
본 발명의 반사 편광자의 기능은 도 1에 추가로 설명되고, 이는 본 발명의 예시적인 양태를 도시한다. 광학 경로에 따르는 빛의 주방향은 좌측으로부터 우측이다. 도면은 램프(12) 및 조합광 가이드 및 반사기(13)와 측광 후광 유니트(11), 반사 편광자(15), 1/4 파장 지연 시이트(16) 및 선형 편광자(17)로 이루어지는 본 발명의 편광자 조합물을 갖는 디스플레이 소자(10)를 도시한다. 도면은 추가로 액정 쎌(18) 및 디스플레이 쎌너머의 제 2 선형 편광자(19)를 도시한다. 후광(11)으로부터의 발광은 반사 편광자(15)와 상당 부분 반응한다. 반응광의 세기의 절반은 우측편 또는 좌측편 원형 편광으로 각각 투과되는 반면, 나머지 절반은 반대편의 원형 편광으로 반사된다. 반사광은 확산기(14)에 의해 편광되고, 개별적인 편광자(15)상의 반사기(13)에 의해 재방향된다. 투과성분의 주요부는 지연 시이트(16)에 의해 선형 편광으로 전환된다. 나선 편광과 같은 비이상적인 선형 편광은 선형 편광자(17)에 의해 단절된다. 이어서 선형 편광은 디스플레이(18) 및 제 2 선형 편광자(19)를 통과하여 관찰자(20)에 도달한다.
본 발명에 따르는 편광자 조합을 사용할때 광도 증가는 바람직하게 50% 이상, 특히 바람직하게 70% 이상이다.
광도 증가는 a) 도 1에 도시된 바와 같이, 후광(11), 반사 편광자(15), 1/4 파장 지연 시이트(16) 및 선형 편광자(17)로 이루어지는 조립체를 통과한후에 투과되는 광도 및 b) 후광(11) 및 선형 편광자(17)로 이루어지는 조립체에 의해 투과되는 광도의 비를 의미한다.
휘도 증가는 빛의 재반사광에 대한 광원의 효율성에 의존한다. 상기 주어진 바람직한 값은 통상적인 측광 또는 굴곡 후광과 같은 효율적인 광원에 관한 것이다.
측정된 휘도 증가는 또한 후광의 전체 영역을 포함하는 반사 편광자의 동일한 크기에 의존한다. 후광이 단지 일부 포함되면, 일부의 빛이 시스템으로부터 계속하여 이탈하는 편광자로부터 역반사되기 때문에 휘도 증가는 감소한다.
후광 디스플레이와는 별개로, 본 발명에 따르는 반사 편광자 및 편광 조합물은 또한 반사 디스플레이에 가해질 수 있다. 광원으로서 이러한 디스플레이는 디스플레이의 외부에서 발생되는 조사를 반사하는 반사기를 사용하게 한다. 본 발명은 따라서 또한 본 발명의 반사 편광자를 포함하는 반사 액정 디스플레이 소자에 관한 것이다.
중합성 메소제닉 화합물은 바람직하게 화학식 I을 갖는다:
화학식 I
P-(Sp)n-MG-R
MG는 메소제닉 또는 메소젠성 지지그룹, 바람직하게 에스테르 또는 에테르 그룹 또는 단일 결합에 의해 이격 그룹 Sp 및 유기 그룹 R에 결합되고, 이때
이 메소제닉 그룹은 바람직하게는 화학식(II)를 갖는다:
화학식 II
-(A1-Z1)m-A2-Z2-A3-
상기식에서,
A1, A2및 A3는 서로 독립적으로 1,4-페닐렌(또한 하나이상의 CH 그룹은 N으로 치환될 수도 있다), 1,4-시클로헥실렌(또한 하나 또는 두개의 비인접한 CH2그룹은 O 및/또는 S로 치환될 수도 있다), 1,4-시클로헥세닐렌 또는 나프탈렌-2,6-디일이고, 이들 모든 그룹은 비치환되거나 할로겐, 시아노 또는 니트로 그룹, 또는 탄소수 1 내지 7을 갖는 알킬, 알콕시 또는 알카노일 그룹으로 일치환되거나 다치환될 수 있고, 여기서 하나이상의 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 비치환되거나, 할로겐 또는 CN으로 일치환되거나 다치환될 수 있는 탄소수 25이하를 갖는 알킬 라디칼이고, 또한 하나이상의 비인접한 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, 또는 한편으로 R은 할로겐, 시아노이거나 또는 상기 P-(Sp)n-에 주어진 의미중의 하나를 갖는다.
화학식 I의 화합물에서, P는 바람직하게 CH2=CW-COO-, WCH=CH-O-,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 둘이상의 중합성 메소제닉 화합물(여기서, 하나이상은 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 알콕시이고, P-(Sp)n-에 주어진 의미를 갖는다. 추가로 바람직한 것은 MG가 화학식 II의 것이고, Z1및 Z2가 서로 독립적으로 -COO-, -OCO-, -CH2-CH2-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH-CH- 또는 단일결합인 화합물이다.
화학식 II의 바람직한 메소제닉 그룹의 소그룹은 하기에 기술된다. 명료성을 근거로, 이들 그룹중의 Phe는 1,4-페닐렌이고, Phe L은 하나이상의 그룹 L에 의해 치환된 1,4-페닐렌 그룹이고, L은 F, Cl, CN 또는 탄소수 1 내지 4를 갖는 선택적으로 플루오르화된 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 하기의 화학식으로부터 선택되는 화합물이 특히 바람직하다.
상기식에서,
L은 상기 주어진 의미를 갖고, r은 0, 1 또는 2이다.
이 바람직한 화학식중의 그룹은 매우 바람직하게또는이고, 더욱또한이고, L은 각각 독립적으로 상기 주어진 의미중의 하나를 갖는다.
이들 바람직한 화합물중의 R은 특히 바람직하게 CN, F, Cl, OCF3또는 탄소수 1 내지 12를 갖는 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 직쇄 또는 분지될 수 있다. 직쇄는 바람직하게 탄소수 2,3,4,5,6,7 또는 8을 갖고, 따라서 바람직하게 예를 들면 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜톡시, 헥속시, 헵속시 또는 옥톡시이고, 더우기 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-옥사논일, 3-옥사논일, 4-옥사논일, 5-옥사논일, 6-옥사논일, 7-옥사논일, 8-옥사논일, 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:
상기식에서,
X1은 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCOO- 또는 단일결합이고,
Q1은 탄소수 1 내지 10을 갖는 알킬렌 또는 알킬렌-옥시 그룹, 또는 단일 결합이고,
Q2는 비치환되거나, 할로겐 또는 CN으로 일치환되거나 다치환될 수 있는 탄소수 1 내지 10을 갖는 알킬 또는 알콕시 그룹이고, 또한 하나이상의 비인접한 CH2그룹이 각 경우에 서로 독립적으로 산소 원자가 서로 직접 결합하지 않도록 하는 방법으로 -C≡C-, -O-, -S-, -NH-, -N(CH3)-, -CO-, -COO-,-OCO-, -OCO-O-, -S-CO- 또는 -CO-S-로 치환되는 것이 가능하고, 한편으로 P-Sp-에 주어진 의미중의 하나를 갖고,
Q3는 할로겐, 시아노 그룹 또는 Q2와는 다른 탄소수 1 내지 4를 갖는 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-논일, 2-데실, 2-도데실, 6-메톡시옥톡시, 6-메틸옥톡시, 6-메틸옥타논일옥시, 5-메틸헵틸카보닐, 2-메틸부티릴옥시, 3-메틸발레로일옥시, 4-메틸헥사논일옥시, 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 감소때문에 경우에 따라 공단량체로서 중요할 수 있다. 이 형태의 분지된 그룹은 일반적으로 하나이상의 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 에틸렌글리콜 유도체 또는 시트로넬롤을 기본으로하는 그룹으로부터 선택되는 키랄 그룹이다:
상기식에서,
Rc는 탄소수 1 내지 12를 갖는 알킬 라디칼이다.
본 발명의 다른 목적에서, 화학식 I의 화합물은 하나이상의 키랄성의 중심을 갖는 메소제닉 또는 메소젠성 지지 그룹 MG를 포함한다. 이들 화합물중에서, MG는 바람직하게 화학식 IIa에 따라 선택된다:
-(A1-Z1)i-G
상기식에서,
A1및 Z1은 화학식 II에 주어진 의미를 갖고, i는 0, 1 또는 2이고, G는 예를 들면 콜레스테릴 그룹
또는 테르페노이드 라디칼 등(예컨대 메톨 )과 같은 말단 키랄 그룹이다.
화학식 IIa1의 화합물은 신규하고 본 발명의 추가의 목적이다:
P-(Sp-X)n-(A1-Z1)j-G
상기식에서,
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 12를 갖는 선형 또는 분지된 알킬렌 그룹이고, 또한 하나이상의 비인접한 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, 논일렌, 데실렌, 운데실렌, 도데실렌, 옥타데실렌, 에틸렌옥시에틸렌, 메틸렌옥시부틸렌, 에틸렌-티오에틸렌, 에틸렌-N-메틸-이미노에틸렌 및 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:
상기식에서,
Q1및 Q3는 화학식 III중에 주어진 의미를 갖고,
Q4는 Q1과는 다른 탄소수 1 내지 10 또는 단일 결합을 갖는 알킬렌 또는 알킬렌 옥시 그룹이다.
특히 바람직한 것은 n이 1인 화학식 I의 화합물이다.
R이 화학식 P-Sp-의 그룹인 경우에, 메소제닉 중심 각각의 측면상의 이격 그룹은 같거나 다를 수 있다.
특히 바람직한 것은 n이 1인 화학식 I의 화합물이다.
다른 바람직한 양태에서, 본 발명의 보상기는 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 선택되고, 한편으로 키랄성은 예를 들면, 제한된 원형을 갖는 비나프탈렌 그룹과 같은 분자 비대칭성 유발 그룹으로부터 발생한다.
화학식 I의 키랄 및 비키랄 중합성 메소제닉 화합물을 나타내는 전형적인 실례는 WO 제 93/22397 호; EP 제 0,261,712 호; DE 제 195,04,224 호; DE 제 4,408,171 호 또는 DE 제 4,405,316 호에서 알 수 있다. 그러나, 이들 문헌에 개시된 화합물은 단지 본 발명의 범위를 제한하지 않는 실례로서 간주된다.
더우기, 비키랄 및 키랄 중합성 메소제닉 화합물을 나타내는 전형적인 실례는 하기의 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 탄소수 1 내지 12를 갖는 선택적으로 할로겐화된 알킬 또는 알콕시 그룹이고, L1및 L2는 각각 독립적으로, H, F, Cl, CN 또는 탄소수 1 내지 7을 갖는 선택적으로 할로겐화된 알킬, 알콕시 또는 알카노일 그룹이다.
전술 및 후술한 중합성 메소제닉 화합물은 그 자체로 공지된 방법 및 상기 인용된 문헌, 예컨대 휴벤-웨일, 메토덴 데르 오가니션 케미, 티에메-베르라그, 스튜트가르트와 같은 유기 화학의 표준 작동에 기술된 방법에 의해 제조될 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 하기의 키랄 중합성 메소제닉 혼합물이다:
a1) 화학식 I의 하나이상의 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 하나이상의 키랄 일반응성 화합물 10 내지 80중량%, 바람직하게 15 내지 75중량%,
c) 광개시제 0.1 내지 5중량%, 바람직하게 0.2 내지 3중량%,
d) 비중합성 키랄 도핑제 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.
a1) 화학식 I의 둘이상의 비키랄 일반응성 화합물 15 내지 85중량%, 바람직하게 25 내지 75중량%,
b) 화학식 I의 하나이상의 일반응성 화합물 10 내지 85중량%, 바람직하게 20 내지 75중량%,
c) 광개시제 0.1 내지 5중량%, 바람직하게 0.2 내지 3중량%,
d) 비중합성 키랄 도핑제 0 내지 5중량%, 바람직하게 0 내지 3중량% 및
e) 안정화제 10 내지 1000ppm로 필수적으로 이루어지는 혼합물.
이들 바람직한 혼합물로부터 화학식 I의 2 내지 8, 특히 2 내지 6, 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 도핑제 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 도핑제 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) 둘이상의 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 하나이상의 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 도핑제 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-16으로 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, 하기의 실시예는 단지 예시적인 것이고, 상기 문헌의 나머지를 제한하려는 것은 아니다.
상기 및 하기 인용된 모든 출원서, 특허 및 공개물의 전체 내용은 본원에 참고로 인용된다.
상기 및 하기 실시예에서, 모든 온도는 섭씨온도로 교정하지 않고 규정되고, 다른 지시가 없는한 모든 부 및 비율은 중량에 의한다. 하기의 약어는 화합물의 액정상 행동을 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 4265 광개시제 1.0% 및 티누빈 400 염료 1.0%로 이루어진 혼합물로 배합한다.
이 혼합물에 안정화제 2,6 디(t-부틸)-4-하이드록시톨루엔(BHT)를 가해 조기 중합을 방지한다.
화합물(A)의 제법은 DE 제 195,04,224 호에 기술되어 있다. 이반응성 화합물(B)은 WO 93/22397에 기술된 화합물의 합성과 유사하게 제조할 수 있다.
다로큐어 4265는 TPO(트리아실포스핀옥시드) 50% 및 광개시제 D1173(D2959) 50%로 이루어진 라디칼 광중합용 광개시제이다. 티누빈 400은 스위스 바즐 시바 가이기 아그레보 게엠베하(Ciba Geigy AG)로부터 시판가능한 모든 UV 흡수 염료이다.
상기 혼합물은 메조상 행동 K72 Ch 121 l을 나타낸다.
반사 편광자를 제조하기 위해, 제 2 PET 필름에 의해 전단되고(예, 닥터 블레이드 또는 롤러) 덮힌 층의 형태의 PET 필름상에 혼합물을 피복한다. 이어서 혼합물을 90℃의 온도에서 5분동안 0.15mW/cm2의 발광을 갖는 필립스 TL05 UV 램프를 사용하여 UV 선으로 복사함으로써 광중합시킨다.
중합동안에 3차원 망상조직을 형성한다. 이어서 기재로부터 중합된 필름을 제거한다.
반사 편광자의 대역폭을 원형 편광자를 사용하여 히타치 U2000상에서 측정하여 시료의 콜레스테릭 헬릭스와 동일한 원형 편광을 제공한다. 이 빛은 시료에 의해 반사되어 측정된 스펙트럼의 낮은 투과 자취(b)를 얻는다. 제 2 자취는 콜레스테릭 헬릭스에 대향 원형 편광으로 측정된다. 이 빛은 시료(고투과 자취)에 의해 투과되어 스펙트럼의 바닥선(a)을 제공한다.
도 2는 상기 기술된 바와 같이 편광자의 투과 스펙트럼을 도시한다. 편광자는 490 내지 750nm의 광 반사 대역을 나타낸다.
전술된 바와 같이 제조된 반사 편광자의 휘도 증가는 이색성 편광자로 구비된 후광의 광택과 반사 편광자, 1/4 파장 호일 및 이색성 편광자로 구비된 동일한 후광을 비교하여 측정한다. QWF는 빛의 편광방향이 이색성 편광자의 투과 축에 배열되도록 배향되어야 한다.
측정을 위해 사용된 후광은 플랫 패널 디스플레이 캄파니 비 브이로부터 이용가능한 LDE 06T-22이다. 광택은 미놀타 CS-100 측색계를 사용하여 측정한다. 참고 편광자는 산리츠(Sanritz) LLC2-9218이다. 광도는 72.2%이다.
실시예 2
하기의 염료 농도를 갖는 것을 제외하고는 실시예 1과 유사하게 다수의 혼합물을 배합한다.
혼합물 2a 2b 2c 2d
염료 농도 0% 0.5% 1.0% 1.5%
이들 혼합물에서, 화합물(B)의 농도를 계속 감소시켜 조성물을 100%로 평형시킨다.
실시예 1에 기술된 바와 같이 혼합물로부터 다수의 편광자를 제조한다. 도 3은 편광자의 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. 다른 UV 램프 전력을 가하는 것을 제외하고는 실시예 1에 기술한 바와 같이 3가지 편광자를 제조한다. 도 4는 각각 0.14mW/cm2, 0.31mW/cm2및 0.86mW/cm2의 발광으로 처리하여 얻어지는 3가지 편광자의 투과 스펙트럼(저투과 자취)을 도시한다. 램프 전력이 증가하면, 스펙트럼은 파장의 낮은 값으로 약간 이동하지만 대역폭에는 상당한 영향이 없다.
실시예 4
다른 처리시간으로 실시예 2로부터 혼합물 2b를 사용하여 실시예 1에 기술된 바와 같이 다수의 편광자를 제조하였다. 도 5는 편광자의 투과 스펙트럼을 도시한다. 스펙트럼은 1.5분의 처리시간후에 대역폭의 상당한 변화가 관찰되지 않음을 도시한다.
실시예 5
화합물(A) 일반응성 키랄 화합물 65.0%, 화합물(B) 이반응성 비키랄 화합물 33.0%, 이르가큐어 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 편광자를 제조한다. 중합동안에 3차원 망상조직을 형성한다. 이어서 기재로부터 중합된 필름을 제거한다.
도 6은 편광자의 투과 스펙트럼을 도시한다. 약 320nm의 대역폭을 갖는 광 반사 파장대역이 얻어진다.
실시예 6
다른 처리시간에서 2.5%의 염료를 갖는 것을 제외하고는 실시예 5와 유사한 혼합물로부터 다수의 편광자를 제조한다.
도 7은 편광자의 투과 스펙트럼을 도시한다. 2분을 초과한 처리시간후에 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 DE 제 195,04,224 호에 기술되어 있다. 화합물(D) 및 (E)는 유사한 방법으로 제조될 수 있다.
KB1은 시바 가이기로부터 시판가능한 광개시제 이르가큐어 651의 변형물이다.
상기 혼합물은 단지 일반응성 메소제닉 화합물을 함유하고, 염료가 없다.
상기 혼합물은 실온 미만에서 용융하고, 메조상 행동 Ch 67l을 나타낸다.
2개의 다른 기재상에서 실시예 1에 원칙적으로 기술한 바와 같이 혼합물을 피복, 배열 및 처리하여 2개의 편광자를 제조한다. 한가지 경우에 PET 필름 및 다른 경우에 유리 시이트를 사용한다. 처리온도 45℃, 조사 1.6mW/cm2및 처리시간 5분이다.
도 8은 PET 필름(a) 및 유리 시이트(b)상에 처리된 편광자의 투과 스펙트럼(저투과 자취)를 도시한다. 유리 기재를 사용할때, 약 50nm의 좁은 대역을 얻는 반면에, PET 필름상에서 처리할때 약 350nm의 대역폭을 갖는 편광자를 얻는다. 후자의 경우에 스펙트럼은 400 및 600nm 각각에서 2개의 주반사 최대치를 갖는 이정 분포를 갖는다.
따라서, 광대역 편광자는 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.
WO 93/22397에 기술된 화합물과 유사한 방법으로 이반응성 화합물(F)을 제조할 수 있다.
혼합물은 메조상 행동 Ch 65l을 나타낸다.
실시예 7에 기술된 바와 같이 각각 PET 및 유리 기재상에 혼합물을 처리하여 2개의 편광자를 제조한다. 온도 50℃, 조사 0.2mW/cm2및 처리시간 5분을 사용한다.
도 9는 PET 필름(a) 및 유리 시이트(b)상에 처리된 편광자의 투과 스펙트럼(저투과 자취)를 도시한다. 유리 기재를 사용할때, 약 50nm의 협대역이 얻어지는 반면에, PET 필름상에 처리하여 약 200nm 대역폭의 이정 반사 대역을 갖는 편광자를 얻는다.
선행 실시예들로부터 PET 기재상에 처리할때 염료는 반사 편광자의 대역폭상에 상당한 영향을 주지 않는다. 더우기, 짧은 처리시간 및 염료 또는 이반응성 중합성 메소제닉 화합물을 사용함이 없이 플라스틱 기재상에서 광대역폭을 갖는 반사 편광자를 제조할 수 있고, 이는 명확히 뚜렷한 형태이고, 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 화합물 11.0% 및 이르가큐어 184 광개시제 1.0%로 혼합물을 배합한다.
이르가큐어 184는 시바 가이기로부터 시판가능하다.
혼합물은 메조상 행동 K 56 N 80.8l을 나타내고, 결정화없이 실온으로 초냉각시킨다. 이 혼합물로부터 실시예 1에 기술된 방법과 유사하게 반사 편광자를 제조한다. 필름의 투과 스펙트럼을 도 10에 도시하고, 490nm 내지 810nm의 광 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 이루어지는 혼합물을 배합한다.
혼합물은 메조상 행동 K 72 N 121 l을 나타낸다. 이 혼합물로부터 실시예 1에 기술된 방법과 유사하게 반사 편광자를 제조한다. 필름의 투과 스펙트럼을 도 10에 도시하고, 400nm 내지 810nm의 광 반사 대역을 나타낸다.
실시예 11
a) 화합물(A) 일반응성 키랄 화합물 65.00%, 화합물(B) 이반응성 비키랄 화합물 33.52%, 화합물(G) 키랄 도핑제 0.50%, TPO 광개시제 0.40%, 이르가큐어 2959 광개시제 0.54% 및 BHT 안정화제 0.04%로 이루어지는 혼합물 11a를 배합한다.
이르가큐어 261은 시바 가이기로부터 시판가능하다.
반응식 1에 따라 화합물(G)를 제조하였다. 이는 상 행동 K 139 l을 나타내고, 매우 높은 75㎛-1의 HTP를 나타내고, 주 혼합물로서 시판가능한 네마틱 액정 혼합물 E 063에서 측정된다(영국 풀소재의 메르크 리미티드로부터 시판가능함).
b) 혼합물 11b는 혼합물 11a와 유사하지만 단지 화합물(B) 32.52%를 함유하고, 추가로 이동제로서 도데칸 티올 1.0%를 함유한다.
반사 편광자 필름을 실시예 1에 기술된 방법과 유사하게 각각의 혼합물 11a 및 혼합물 11b로부터 제조한다. 두개의 필름은 하기의 반사 파장의 값을 갖는 광 투과 스펙트럼을 나타낸다.
11a 11b
λ최소 470nm 462nm
λ최대 675nm 737nm
△λ 205nm 275nm
쇄이동제를 포함하는 혼합물로부터 제조된 필름은 증가된 대역폭을 나타낸다.
실시예 12
화합물(A) 일반응성 키랄 화합물 65.0%, 화합물(B) 이반응성 비키랄 화합물 33.7%, 화합물(G) 키랄 도핑제 0.5%, 다로큐어 4265 광개시제 0.8% 및 BHT 안정화제 400ppm으로 혼합물을 배합한다.
실시예 1에 기술된 바와 같은 혼합물로부터 반사 편광자를 제조한다. 필름의 투과 스펙트럼은 도 12에 도시하고, 460 내지 740nm의 광 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 DE 제 195,04,224 호에 기술하고 있다. 실시예 1에 기술된 바와 같은 혼합물로부터 반사 편광자를 제조한다. 필름의 투과 스펙트럼은 도 13에 도시하고, 실시예 1보다 상당히 넓은 광 반사 대역을 나타낸다.
실시예 14
화합물(A) 일반응성 키랄 화합물 30.0%, 화합물(B) 이반응성 비키랄 화합물 25.0%, 화합물(G) 키랄 도핑제 2.0%, 화합물(I) 일반응성 비키랄 화합물 42.0%, 이르가큐어 184 광개시제 1.0% 및 BHT 안정화제 400ppm으로 혼합물을 배합한다.
화합물(I)을 화합물(H)와 유사하게 제조할 수 있다. 화합물(I)의 제법을 DE 제 195,04,224 호에 기술되고 있다.
실시예 1에 기술된 바와 같이 이 혼합물로부터 반사 편광자를 제조한다. 필름의 투과 스펙트럼은 도 14를 도시하고, 460nm 내지 790nm의 광 반사를 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 도핑제 0.5%, 다로큐어 4265 광개시제 0.8% 및 BHT 안정화제 400ppm으로 혼합물을 배합한다.
실시예 1에 기술된 바와 같이 이 혼합물로부터 반사 편광자를 제조한다. 필름의 투과 스펙트럼은 도 15에 도시하고, 실시예 12보다 상당히 넓은 475nm 내지 805nm의 광 반사 대역을 나타낸다.
실시예 16
실시예 12와 유사한 혼합물을 배합하지만, 단지 화합물(B) 28.7%를 함유하고, 추가로 비키랄 비메소제닉 일반응성 성분으로서 2-에틸헥실 메타크릴레이트 5.0%(알드리히로부터 시판가능함) 28.7%를 함유한다.
실시예 1에 기술된 바와 같이 이 혼합물로부터 반사 편광자를 제조한다. 필름의 투과 스펙트럼은 도 16에 도시하고, 실시예 12보다 상당히 넓은 460nm 내지 790nm의 광 반사 대역을 나타낸다.
실시예 17
실시예 16과 유사하게 혼합물을 배합하지만, 2-에틸헥실 메타크릴레이트를 2-에틸헥실 아크릴레이트(알드리히로부터 시판가능함)로 대체한다.
실시예 1에 기술된 바와 같이 이 혼합물로부터 반사 편광자를 제조한다. 필름의 투과 스펙트럼은 도 17에 도시하고, 실시예 16보다 좁은 430nm 내지 690nm의 광 반사 대역을 나타낸다.
실시예 18
실시예 12와 유사하게 혼합물을 배합하지만, 이반응성 비키랄 성분(B)을 일반응성 비키랄 화합물 및 비메소제닉 이반응성 비키랄 화합물 헥산디올 디아크릴레이트의 혼합물(알드리히로부터 시판가능함)로 대체한다.
실시예 1에 기술된 바와 같이 이 혼합물로부터 반사 편광자를 제조한다. 필름의 투과 스펙트럼은 도 18에 도시하고, 500nm 내지 850nm의 광 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 도핑제 4.75%, 다로큐어 4265 광개시제 0.8% 및 BHT 안정화제 400ppm으로 혼합물을 배합한다.
이 혼합물에서, 실시예 1 내지 18과 비교하여 키랄 일반응성 화합물은 키랄 비반응성 화합물 및 비키랄 일반응성 화합물의 조합으로 대체한다.
실시예 1에 기술된 바와 같이 이 혼합물로부터 반사 편광자를 제조한다. 필름의 투과 스펙트럼은 도 19에 도시하고, 460nm 내지 770nm의 광 반사 대역을 나타낸다.
상기 실시예들을 본 발명의 일반적으로 또는 특정적으로 기술된 반응물 및/또는 작동 조건으로 대체함으로써 상기 실시예들을 유사한 방법으로 반복할 수 있다.
상기 상세한 설명으로부터 당해 분야의 숙련자들은 본 발명의 필수적인 특징을 쉽게 확인할 수 있고, 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 용도 및 조건에 적합하도록 본 발명의 다양한 변화 및 변형을 이룰 수 있다.

Claims (17)

  1. 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 소자로서,
    상기 반사 편광자가 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 수득될 수 있음을 특징으로 하는 액정 디스플레이 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    반사 편광자에 의해 투과된 광의 스펙트럼이 이정(bimodal)이상의 피크 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 소자.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    하나이상의 광학 지연(retardation) 필름을 포함하고, 이때 지연이 반사 편광자에 의해 반사되는 대역의 파장의 약 0.25배임을 특징으로 하는 액정 디스플레이 소자.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    바람직하게 반사 편광자와 액정 쎌사이의 광학 경로중에 위치하는 선형 편광자를 포함함을 특징으로 하는 액정 디스플레이 소자.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,
    선형 편광자가, 상기 편광자의 광학축과 지연 필름의 주 광학축사이의 각이 30 내지 60°가 되도록 하는 방식으로 위치됨을 특징으로 하는 액정 디스플레이 소자.
  6. 나선형으로 꼬인 평면 분자 배향을 갖는 이방성 중합체 물질의 광학적 활성층을 포함하고, 이때 상기 이방성 중합체 물질은 분자 헬릭스의 축이 상기 층에 횡방향으로 연장되도록 배향되고, 상기 분자 헬릭스의 피치는 최대 피치와 최소 피치간의 차이가 100nm이상이 되도록 하는 방식으로 변화하는 반사 편광자로서,
    상기 반사 편광자가 A) 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 층의 형태로 하나이상의 기재상에 피복하고,
    B) 상기 혼합물을 분자 헬릭스의 축이 상기 층에 횡방향으로 연장되도록 배향시키고,
    C) 상기 혼합물을 열 또는 화학선에 노출시켜 중합시키고,
    D) 상기 중합된 물질로부터 기재중 하나 또는 둘다를 선택적으로 제거함으로써 수득될 수 있음을 특징으로 하는 반사 편광자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    중합된 물질이 3차원 망상조직을 형성함을 특징으로 하는 반사 편광자.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    편광 대역폭이 250nm 이상임을 특징으로 하는 반사 편광자.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서,
    하나이상의 기재가 플라스틱 필름임을 특징으로 하는 반사 편광자.
  10. 제 6 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,
    키랄 중합성 메소제닉 물질이 하나의 중합성 작용기를 갖는 하나이상의 키랄 중합성 메소제닉 화합물 및 하나의 중합성 작용기를 갖는 하나이상의 비키랄 중합성 메소제닉 화합물을 함유함을 특징으로 하는 반사 편광자.
  11. 제 6 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서,
    키랄 중합성 메소제닉 물질이 하나의 중합성 작용기를 갖는 하나이상의 키랄 중합성 메소제닉 화합물 및 둘이상의 중합성 작용기를 갖는 하나이상의 비키랄 중합성 메소제닉 화합물을 함유함을 특징으로 하는 반사 편광자.
  12. 제 6 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서,
    키랄 중합성 메소제닉 물질의 혼합물이
    하나의 중합성 작용기를 갖는 비키랄 중합성 메소제닉 화합물 5 내지 85중량%, 둘이상의 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 도핑제 0 내지 10중량%, 염료 0 내지 5중량% 및 안정화제 10 내지 1000ppm으로 필수적으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반사 편광자.
  13. 제 6 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서,
    키랄 중합성 메소제닉 물질의 혼합물이
    둘이상의 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 도핑제 0 내지 10중량%, 염료 0 내지 5중량% 및 안정화제 10 내지 1000ppm으로 필수적으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반사 편광자.
  14. 제 6 항 내지 제 12 항중 어느 한 항에 있어서,
    키랄 중합성 메소제닉 물질의 혼합물이
    하나의 중합성 작용기를 갖는 비키랄 중합성 메소제닉 화합물 0 내지 85중량%, 둘이상의 중합성 작용기를 갖는 비키랄 중합성 메소제닉 화합물 0 내지 70중량%, 하나의 중합성 작용기를 갖는 키랄 중합성 메소제닉 화합물 10 내지 80중량%, 하나이상의 중합성 작용기를 갖는 비메소제닉 중합성 화합물 3 내지 70중량%, 개시제 0.1 내지 5중량%, 비중합성 키랄 도핑제 0 내지 10중량%, 염료 0 내지 5중량% 및 안정화제 10 내지 1000ppm으로 필수적으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반사 편광자.
  15. 제 6 항 내지 제 14 항중 어느 한 항에 있어서,
    중합성 메소제닉 화합물이 화학식(I)을 갖는 반사 편광자:
    화학식 I
    P-(Sp)n-MG-R
    상기식에서,
    P는 중합성 그룹이고,
    Sp는 탄소수 1 내지 20을 갖는 이격 그룹이고,
    n은 0 또는 1이고,
    MG는 메소제닉 또는 메소젠성 지지그룹으로, 바람직하게는 에스테르 또는 에테르 그룹 또는 단일 결합에 의해 이격 그룹 Sp 및 유기 그룹 R에 결합되고, 이때
    이 메소제닉 그룹은 바람직하게는 화학식(II)을 갖는다:
    화학식 II
    -(A1-Z1)m-A2-Z2-A3-
    상기식에서,
    A1, A2및 A3는 서로 독립적으로 1,4-페닐렌(또한 하나이상의 CH 그룹이 N으로 치환될 수도 있다), 1,4-시클로헥실렌(또한 하나 또는 두개의 비인접한 CH2그룹이 O 및/또는 S로 치환될 수도 있다), 1,4-시클로헥세닐렌 또는 나프탈렌-2,6-디일이고, 이들 모든 그룹은 비치환되거나 할로겐, 시아노 또는 니트로 그룹, 또는 탄소수 1 내지 7을 갖는 알킬, 알콕시 또는 알카노일 그룹으로 일치환되거나 다치환될 수 있고, 여기서 하나이상의 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 비치환되거나, 할로겐 또는 CN으로 일치환되거나 다치환될 수 있는 탄소수 25이하를 갖는 알킬 라디칼이고, 또한 하나이상의 비인접한 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, 또는 한편으로 R은 할로겐, 시아노이거나 또는 상기 P-(Sp)n-에 주어진 의미중의 하나를 갖는다.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항중 어느 한 항에 따르는 키랄 중합성 메소제닉 물질의 혼합물.
  17. 하기 화학식 IIa1의 중합성 메소제닉 화합물:
    화학식 IIa1
    P-(Sp-X)n-(A1-Z1)j-G
    상기식에서,
    P, Sp, X 및 n은 화학식 I에 대해 주어진 의미를 갖고,
    A1및 Z1은 화학식 II에 대해 주어진 의미를 갖고,
    j는 1 또는 2이고,
    G는(여기서, Rd는 C1-C12알킬 또는 알콕시이고, Z는 -COO- 또는 -O-CO-이다)이다.
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