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KR20060003341A - 액정 디스플레이 내부의 광학 필름 - Google Patents

액정 디스플레이 내부의 광학 필름 Download PDF

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KR20060003341A
KR20060003341A KR1020057019131A KR20057019131A KR20060003341A KR 20060003341 A KR20060003341 A KR 20060003341A KR 1020057019131 A KR1020057019131 A KR 1020057019131A KR 20057019131 A KR20057019131 A KR 20057019131A KR 20060003341 A KR20060003341 A KR 20060003341A
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Abstract

본 발명은 스위칭가능한 액정 물질을 포함하는 디스플레이의 액정 셀 내에 위치된, 액정 디스플레이에서 사용하기 위한 광학 필름 및 이런 필름을 포함하는 LCD에 관한 것이다.

Description

액정 디스플레이 내부의 광학 필름{OPTICAL FILM INSIDE A LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 스위칭가능한 액정 물질을 포함하는 액정 셀 내부에 위치되는, 액정 디스플레이에 사용되는 광학 필름 및 이런 필름을 포함하는 액정 디스플레이에 관한 것이다.
액정 디스플레이(LCD)는 정보를 표시하기 위해 널리 사용된다. LCD는 다이렉트 뷰(direct view) 디스플레이 뿐만 아니라 프로젝션형 디스플레이에 사용된다. 사용되는 전자-광학 모드는 예컨대 다양한 변형을 갖는 트위스티드 네마틱 모드(TN), 수퍼 트위스티드 네마틱 모드(STN), 광학 보정된 벤드 모드(OCB), 전기적 제어된 복굴절 모드(ECB), 또는 수직 배열된 모드(VA)로서, 실질적으로 기재 및 액정(LC) 층에 각각 수직인 전기장을 사용한다. 또한, 실질적으로 기재 및 LC 층 각각에 평행한 전기장을 사용하는 전자-광학 모드, 예컨대 인-플레인 스위칭 모드(In-Plane Switching mode: IPS)이다.
새로운 유형의 LCD가 WO02/93244 A1 및 DE 10217273 A1에 개시되어 있고, 이 는 커(Kerr) 효과에 의해 전기장이 적용될 때 복굴절이 되는, 광학적 등방성 상, 예컨대, 청색 상 또는 등방성 상에서 작동되는 전기적으로 스위칭가능한 LC 매질을 갖는 LC 셀을 포함한다. LC 셀의 한 면 상에 맞물린(interdigitated) 전극은 셀의 평면과 평행한 인-플레인 전기장을 생성하고, 이는 전기장 라인을 따라 평면 텍스쳐(texture)에 LC 분자를 배열시킨다. 이런 LCD는 이후 "등방성 모드 LCD"로서 불린다.
다른 새로운 유형의 LCD는 WO01/07962에 개시되어 있다. 이는 하나 이상의 편광기를 포함하는 LC 스위칭 셀 및 LC 분자가 셀 기재에 본질적으로 평행하게 정렬되고, 본질적으로 트위스트되지 않는(즉, 본질적으로 서로에 대해 평행하거나 역평행(antiparalle)한) 개시 정렬을 갖는 LC 매질을 함유한다. LC 분자는 상응하는 전기장에 의해 이들의 개시 정렬로부터 재정렬된다. 음성 유전 이방성의 LC 물질의 경우, 전기장은 본질적으로 기재에 평행하게 정렬된다. 양성 유전 이방성의 LC 물질의 경우, 전기장은 본질적으로 기재에 수직으로 정렬된다. 또한, 이런 LCD는 이후 "새로운 모드의 LCD"로서 불린다.
또한, 예컨대 산란 디스플레이, 게스트-호스트 디스플레이 또는 SSCT(표면 안정화된 콜레스테릭 텍스쳐)와 같은 콜레스테릭 디스플레이가 공지된 디스플레이 유형이다.
LCD는 멀티플렉스(multiplexed) 또는 매트릭스 디스플레이로서 작동될 수 있다. 전형적인 멀티플렉스 디스플레이의 예는 TN 및 STN 디스플레이이다. 전형적인 매트릭스 디스플레이의 예는 TN, IPS, OCB, ECB 또는 VA 디스플레이이다. 매트 릭스 LCD(MLCD), 개별적 픽셀을 개별적으로 스위칭시키기 위해 사용될 수 있는 비선형 소자의 예는 트랜지스터와 같은 활성 소자이다. 이것은 이후 "활성 매트릭스"로서 불린다. 두 유형 사이에 변경이 있을 수 있다:
1. 기재로서 규소 웨이퍼 상의 MOS(금속 산화물 반도체) 트랜지스터,
2. 기재로서 유리판 상의 박막 트랜지스터(TFT).
유형 1의 경우, 사용된 전자-광학 효과는 보통 동적 산란(dynamic scattering) 또는 게스트-호스트 효과이다. 다양한 부품-디스플레이의 모듈라 조합체 조차도 결합부에서 문제를 일으키기 때문에, 기재로서 단결정성 규소의 사용은 디스플레이 크기를 제한한다.
유형 2의 경우(바람직함), 사용된 전자-광학 효과는 예컨대 TN 또는 IPS 효과이다. 두 기법 사이의 차이가 있을 수 있다: 화합물 반도체, 예컨대 CdSe를 포함하는 TFT, 또는 다결정성 또는 비정질 규소에 기반하는 TFT. 후자의 기법에 심도 깊은 연구 노력이 행해지고 있다.
TFT 매트릭스는 디스플레이의 한 유리판의 내부에 적용되는 반면, 다른 유리판의 내부가 예컨대 투명 대향전극을 가진다. 픽셀 전극의 크기를 비교하면, TFT는 매우 작고, 이미지에 실질적인 악영향이 없다. 또한, 이런 기법은 적색, 녹색 및 청색 필터의 모자이크가 각 소자가 스위칭가능한 픽셀에 반대로 위치되도록 전체적 컬러-상용성(compatible) 이미지 디스플레이에 연장될 수 있다.
본원에 사용된 용어 MLCD는 집적된 비선형 소자를 함유하는 임의의 매트릭스 디스플레이, 즉 활성 매트릭스 외에, 또한 배리스터 또는 다이오드(MIM=금속-절연 체-금속)와 같은 수동 소자를 함유하는 디스플레이를 포함한다.
MLCD는 모니터 또는 TV 용도 또는 고-정보 디스플레이,예컨대 자동차 또는 항공기 건조에서 특히 적당하다.
LCD의 한 단점은, 이들이 종종 제한된 시야각 성능을 보인다는 것이다. 예컨대, 특정 방향에서 디스플레이의 암 상태는 콘트라스트 감소를 초래하는 광 누출을 보인다. 또한, 광 상태 휘도(luminance)은 종종 감소되고, 컬러화(colouration)가 일어날 수 있다. 또한, 큰 시야각에서의 콘트라스트는 제한되는데, 이는 종종 모니터와 텔레비전과 같은 큰 면적의 용도에서 특히 단점이 된다.
그러므로, 전형적으로 하나 이상의 광학 지연 또는 보상 필름이 광 누출을 보상하고 LCD 특성(예컨대, 시야각 특성, 휘도, 콘트라스트 및 색상)을 개선하기 위해 LCD에 적용된다.
종래 기술의 전형적 지연 필름은 광학적 등방성 중합체, 예컨대 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리비닐알콜(PVA) 또는 폴리카보네이트(PC), 또는 복굴절이 되거가 또는 단축 연신(stretching) 또는 압축에 의해 복굴절률이 증가되는 약간 복굴절성 중합체, 예컨대 다이- 또는 트라이아세틸셀룰로스(DAC, TAC)를 포함한다.
균일한 방향을 갖는 중합된 또는 가교결합된 LC 물질을 포함하는 이방성 중합체 필름, 예컨대 평면 배향, 호메오트로픽 배향, 틸트 배향, 벌어진 배향 또는 나선형으로 트위스트된 배향을 갖는 필름이 보상기 또는 지연기로서 특히 적당하다. 이런 필름 및 LCD에서의 보상기로서의 이들의 용도는 예컨대 WO 98/04651(평면 필름), WO 98/00475(호메오트로픽 필름), WO 98/12584(틸트 및 벌어진 필름), GB-A-2315 072 및 WO 01/20394(나선형으로 트위스트된 필름)에 기술되어 있다. 이런 필름의 조합물을 포함하는 보상기는 예컨대 WO 01/20392, WO 01/20393, WO 01/20394 및 WO 01/20395에 개시되어 있다.
지연 또는 보상 필름은 LCD 디바이스에서의 스위칭가능한 LC 매질을 포함하는 디스플레이 셀과 편광기들 사이에 전형적으로 위치된다. 또한, 이들은 편광기들에 적층될 수 있다. 그러나, 이런 지연 필름의 사용은 디바이스의 총 두께를 증가시키고, 디스플레이의 생산을 위한 제조 노력 및 비용을 증가시킨다. 또한, 광학 지연 필름이 LC 셀을 형성하는 기재 외부에 부착된 디스플레이는 시야각 성질에 심각한 손상을 줄 수 있는 시차(parallax) 문제를 보통 겪는다.
본 발명의 한 목적은 LCD에서의 사용 및 LCD를 제공하기 위한, 전술된 단점을 갖지 않는 광학 지연 필름을 제공하는 것이다. 이후의 기술로부터 본 발명의 다른 목적은 당업자에게 즉시 자명하게 될 것이다.
이들 목적이 성취될 수 있음이 밝혀졌고, 전술된 단점은 LCD의 스위칭가능한 LC 셀의 외부가 아닌, 스위칭가능한 LC 셀을 형성하고 스위칭가능한 LC 매질을 함유하는 기재들 사이에 위치시킴에 의해 피할 수 있다("인셀(incell) 적용"). 또한, 중합된 LC 물질을 포함하는 필름이 이런 인셀 적용법에서 특히 적당함이 밝혀졌다.
도 1은 종래의 활성-매트릭스 컬러 LCD의 개요도이다.
도 2는 평면화(planarisation) 층으로 덮인 컬러 필터 및 평면화 층 상부의 광학 지연 필름을 포함하는, 본 발명에 따른 활성 매트릭스 컬러 LCD의 개요도이다.
도 3은 컬러 필터 및 컬러 필터 상부의 광학 지연 필름을 포함하는, 본 발명에 따른 활성 매트릭스 컬러 LCD의 개요도이다.
도 4는 평면화 층으로 덮인 컬러 필터, 및 컬러 필터와 평면화 층 사이의 광학 지연 필름을 포함하는, 본 발명에 따른 활성 매트릭스 컬러 LCD의 개요도이다.
용어의 정의
본원에서 기술된 바와 같은 편광, 보상 및 지연 층, 필름 또는 플레이트와 관련하여, 본원 전체에 걸쳐 사용되는 용어의 정의가 다음에 주어진다.
본원에서 사용되는 용어 '필름'은 다소 현저한 기계적 안정성 및 가요성을 보이는 자가-지지[즉, 프리-스탠딩(free-standing)] 필름 뿐만 아니라 지지 기재 상에 또는 두 기재 사이에 있는 코팅 또는 층을 포함한다.
용어 '액정 또는 메소제닉(mesogenic) 물질' 또는 '액정 또는 메소제닉 화합물'은 하나 이상의 막대형, 보드형 또는 디스크형 메소제닉 그룹, 즉 액정 상 성질을 유발하는 능력을 갖는 그룹을 포함하는 물질 또는 화합물을 가리킨다. 또한, 막대형 또는 보드형 그룹을 갖는 액정(LC) 화합물은 '칼라미틱(calamitic)' 액정으로서 당업계에 공지되어 있다. 또한, 디스크형 그룹을 갖는 액정(LC) 화합물은 '디스코틱(discotic)' 액정으로서 당업계에 공지되어 있다. 메소제닉 그룹을 포함하는 화합물 또는 물질은 그들 자체가 필수적으로 액정 상을 보여야 하는 것은 아니다. 또한, 다른 화합물과의 혼합물 상태에서만 액정 상을 보이거나, 또는 메소제닉 화합물 또는 물질, 또는 이들의 혼합물이 중합될 경우에 액정 상을 보여도 가능하다.
간결하게 하기 위해, 용어 '액정 물질'이 이후에서 액정 물질 및 메소제닉 물질 모두에 대해서 사용되고, 용어 '메소젠(mesogen)'이 물질의 모소제닉 그룹에 대해서 사용된다.
용어 '반응성 메소젠(RM)'은 중합성 메소제닉 화합물을 의미한다.
용어 '디렉터'는 당업계에 공지되어 있고, 액정 물질의 메소젠의 긴 분자 축(칼라미틱 화합물의 경우) 또는 짧은 분자 축(디스코틱 화합물의 경우)의 바람직한 배향 방향을 의미한다.
용어 '평면 구조' 또는 '평면 배향'은 광학 축이 필름 평면에 실질적으로 평행한 필름을 의미한다.
용어 '호메오트로픽 구조' 또는 '호메오트로픽 배향'은 광학 축이 필름 평면에 실질적으로 수직인(즉, 필름 법선에 실질적으로 평행한) 필름을 의미한다.
용어 '틸트 구조' 또는 '틸트 배향'은 광학 축이 필름 평면에 대해 0 내지 90°의 각 θ으로 경사진(tilted) 필름을 의미한다.
용어 '벌어진(splayed) 구조' 또는 '벌어진 배향'은 틸트 각이 필름 평면에 대해 수직 방향으로 0 내지 90°, 바람직하게는 최소치 내지 최대치의 범위에서 단조롭게(monotonuously) 추가적으로 변하는, 전술된 틸트 배향을 의미한다.
이후 벌어진 필름의 틸트 각은 달리 언급되지 않는 한 평균 틸트각 θave로서 주어진다.
평균 틸트 각 θave로은 다음과 같이 정의된다:
Figure 112005056812911-PCT00001
상기에서,
θ'(d')은 필름 내에서의 두께 d'에서의 국지(local) 틸트 각이고, d는 필름의 총 두께이다.
평면형의 단일 배향을 갖는 단축 양성 복굴절성 액정 물질을 포함하는 호메오트로픽 및 틸트 광학 필름에서, 필름 광학 축은 액정 물질의 디렉터에 의해 주어진다.
용어 '나선형으로 트위스트된 구조'는 메소젠이 분자 서브층(sublayer) 내에서 바람직한 방향으로 주 분자 축이 배향되는 액정 물질의 하나 이상의 층을 포함하는 필름에 관한 것으로서, 상이한 서브층에서 상기 바람직한 배향 방향은 나선 축 주변을 각 Φ로 트위스트된다. 용어 '평면 배향을 갖는 나선형으로 트위스트된 구조'는 전술된 나선형으로 트위스트된 구조를 갖는 필름을 의미하되, 상기 나선 축은 필름 평면에 실질적으로 수직이다(즉, 필름 법선에 실질적으로 평행이다).
용어 'A 플레이트'는 층의 평면과 평행하게 배향된 특별 축을 갖는 단축 복굴절성 물질의 층을 사용하는 광학 지연기를 의미한다.
용어 'C 플레이트'는 층의 평면과 수직하게 배향된 특별 축을 갖는 단축 복굴절성 물질의 층을 사용하는 광학 지연기를 의미한다.
용어 'O 플레이트'는 층의 평면에 대해 기울어져(oblique) 배향된 특별 축을 갖는 단축 복굴절성 물질의 층을 사용하는 광학 지연기를 의미한다.
균일 배향을 갖는 단축 복굴절성 액정 물질을 포함하는 A-, C- 및 O-플레이트에서, 필름의 광학 축은 특별 축의 방향에 의해 주어진다.
또한, 양성 복굴절률을 갖는 광학적 단축 복굴절성 물질을 포함하는 A-, C- 및 O-플레이트는 '+A/C/O 플레이트' 또는 '양성 A/C/O 플레이트'로서 나타낸다. 또한, 음성 복굴절률을 갖는 광학적 단축 복굴절성 물질을 포함하는 A-, C- 및 O-플레이트는 '-A/C/O 플레이트' 또는 '음성 A/C/O 플레이트'로서 나타낸다.
또한, 양성 복굴절률을 갖는 광학적 단축 복굴절성 물질을 포함하는 A 플레이드 또는 C 플레이트는 '+A/C 플레이트' 또는 '양성 A/C 플레이트'로서 나타낸다. 또한, 음성 복굴절률을 갖는 광학적 단축 복굴절성 물질을 포함하는 A 플레이드 또는 C 플레이트는 '-A/C 플레이트' 또는 '음성 A/C 플레이트'로서 나타낸다.
또한, 양성 또는 음성 복굴절률을 갖는 지연 필름은 각각 '양성' 또는 '음성' 지연 필름으로 짧게 나타낸다.
본 발명에 따른 트랜스미시브(transmissive) 또는 트랜스플렉티브(transflective) LCD는 LC 층 및 복굴절성 층의 배열에 반대 면 상에 배열되는 편광기 및 검광기(analyser)를 함유하는 것이 바람직하다.
편광기 및 검광기는 본원에 합쳐서 "편광기들"로서 불린다.
발명의 요약
본 발명은 필름이 스위칭가능한 LCD의 액정 셀 내부에 위치되는 특징을 갖는, 액정 디스플레이(LCD) 디바이스에 사용하기 위한 광학 지연 필름에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 하나 이상이 입사광에 대해 투명한 두 개의 평행한 평면 기재에 의해 형성된 액정(LC) 셀, 두 기재 사이에 존재하는 액정 매질, 및 하나 이상의 광학 지연 필름을 포함하는 액정 디스플레이(LCD)에 관한 것이되, 광학 지연 필름 중 하나 이상이 LC 셀의 두 기재 사이에 위치되는 것을 특징으로 한다.
전형적으로 유리판인 두 평행 평면 기재(11a, 11b), 박막 트랜지스터(TFT) 어레이(12), 평면화 층(14)을 갖는 컬러 필터 어레이(13), 전형적으로 인듐 주석 산화물(ITO)의 층인 전극 층(15a, 15b), 배열 층(16a, 16b)(예컨대, 러빙된(rubbed) 폴리이미드), LC 분자가 균일 배향으로 배열되며 전기장 인가에 의해 상이한 배향으로 스위칭될 수 있는 LC 매질(17)을 포함하는, 종래 기술의 활성 매트릭스 LCD의 전형적인 LC 셀이 도 1에 도시되어 있다.
본 발명에 다른 LCD는 LCD의 스위칭가능한 LC 셀의 외부가 아닌, 스위칭가능한 LC 셀을 형성하고 스위칭가능한 LC 매질을 함유하는 기재들 사이에 광학 지연 필름을 포함한다("인셀 적용법"). 광학 지연체가 보통 LC 셀과 편광기들 사이에 위치되는 통상적인 디스플레이와 비교 시에, 광학 지연 필름의 인셀 적용법은 몇몇 장점을 가진다. 예컨대, 시차 문제는 감소되거나 또는 심지어는 제거될 수 있다. 또한, 이는 플렛 패널 디스플레이에서 중요한 장점이 되는 LCD 디바이스의 총 두께의 감소를 가능케 한다. 또한, 디스플레이는 보다 내구적으로 된다.
본 발명의 바람직한 실시양태는
1) 아래 열거된 순서로 에지서부터 출발하여 셀 중심으로 진행하는 다음 소자를 포함하는 액정(LC) 셀:
a) 하나 이상이 입사광에 투명한 서로 평행하는 제 1 및 제 2 기재 평면(11a, 11b),
b) 상기 LC 셀의 개별적인 픽셀을 개별적으로 스위칭하기 위해 사용될 수 있는, 상기 기재 중 하나에 있는 임의적인 비선형 전기 소자의 어레이(12)(이때, 상기 소자는 바람직하게는 활성 소자, 예컨대 트랜지스터이고, 매우 바람직하게는 TFT이다),
c) 상기 기재 중 하나, 바람직하게는 비선형 소자의 어레이를 갖는 기재의 반대 기재에 있는 임의적인 컬러 필터 어레이(13)(이때, 상기 컬러 필터는 임의적으로 평면화 층(14)에 의해 덮인다),
d) 상기 제 1 기재의 내부에 제공된 제 1 전극 층(15a 또는 15b),
e) 상기 제 2 기재의 내부에 제공된 임의적인 제 2 전극 층(15a 또는 15b),
f) 제 1 및 제 2 전극에 제공된 임의적인 제 1 및 제 2 정렬 층(16a 또는 16b),
g) 전기장 인가에 의해 둘 이상의 상이한 상태 사이에서 스위칭가능한 LC 매질(17),
2) LC 셀의 한 면 상의 제 1 선형 편광기,
3) 제 1 선형 편광기의 LC 셀의 면과 반대되는 LC 셀의 면 상의 임의적인 제 2 선형 편광기, 및
4) 하나 이상의 광학 지연 필름(18)
을 포함하되, 상기 광학 지연 필름(18) 중 하나 이상이 LC 셀 중 제 1 및 제 2 기재(11a, 11b) 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 LCD에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에 의하면, 광학 지연 필름은 중합되거나 또는 가교결합된 LC 물질을 포함한다.
이런 필름은 예컨대 통상적인 연신된 플라스틱 필름과 비교 시에 보다 높은 복굴절률의 LC 물질에 의해 보다 얇게 제조될 수 있기 때문에, 이런 필름이 인셀 적용법에서 특히 적당하다. 따라서, 인셀 적용법에 특히 적당한 2 미크론 이하의 두께를 갖는 필름이 사용될 수 있다. 또한, 중합성 LC 물질의 사용은 LC 내부에 직접적으로 지연 필름을 제조하는 것을 가능케 한다.
다르게는(그러나, 이는 덜 바람직하다), LC 중합체의 필름, 예컨대 LC 면 사슬 중합체 또는 LC 네트워크를 개별적으로 제조할 수 있고, LC 셀의 제조 도중 디스플레이 셀의 기재 또는 다른 성분으로 LC 필름을 적용할 수 있다.
LCD 내부의 광학 필름의 제조는 요구되는 광학 특성을 보일 뿐만 아니라, 높은 내구성, 다른 성분과의 높은 접착성 및 전체 LC 디스플레이 셀의 제조에서 요구되는 다른 공정 조건에 대한 안정성을 갖는 매우 얇은 필름을 필요로 한다. 이런 특성은 중합성 메소제닉 또는 LC 물질 또는 LC 중합체의 얇은 코팅에 의해 성취될 수 있다.
그러나, LC 셀 내의 많은 위치에서, LC 물질은 컬러 필터 또는 TFT 제조, ITO 전극 침착 또는 폴리이미드 가공과 같은 후속 셀 제조 공정 동안 열 또는 화학적 저하에 시달릴 수 있다.
LCD 내의 컬러 필터 어레이 구조체의 상부에 중합된 LC 필름을 제조함에 의해 LCD의 제조에 상기 장점들이 실현될 수 있음이 밝혀졌다.
그러므로, 본 발명의 바람직한 실시양태에 의해, 광학 지연 필름이 컬러 필터와 스위칭가능한 LC 매질 사이에 위치된다.
두 개의 기재(11a, 11b), TFT 어레이(12), 컬러 필터 어레이(13), 평면화 층(14), 전극 층(15a) 및 임의적인 전극 층(15b), 임의적인 두 정렬 층(16a, 16b), LC 매질(17)을 포함하고, 평면화 층과 LC 매질 사이에 위치된 광학 지연 필름(18)을 추가로 포함하는, 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 활성 매트릭스 LCD가 도 2에 예시된다. 임의적으로, 다른 정렬 층(16c, 미도시)이 광학 지연 필름(18)과 평면화 층(14) 사이에 존재한다.
디스플레이 모드에 따라서, 정렬 층(16a) 및/또는 (16b), 전극 층(15a) 및 (15b) 중 하나(예, IPS 디스플레이)가 또한 생략될 수 있다.
중합된 LC 필름의 직접 적용을 위한 기재로서 중합성 LC 물질로부터 광학 지연 필름(18)을 제조하고, 보통 컬러 필터 어레이 상에 존재하는 상부-코트 또는 평면화 층(14)을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 평면화 층의 세심한 선택에 의해 추가적 정렬층의 필요 없이 중합성 LC 층이 정렬되고, 직접 중합될 수 있다.
다른 바람직한 실시양태에서, 도 3에 예시적으로 도시된 바와 같이, 광학 지연 필름(18)은 평면화 층(14)의 존재 없이 임의적으로 정렬 층에 의해 덮인 컬러 필터 어레이(13) 상에 위치된다. 이런 바람직한 실시양태에서 광학 필름(18)은 또한 평면화 층으로서 역할을 할 수 있다. 광학 지연 필름(18)은 정렬되고, 정렬 층에 의해 임의적으로 덮인 컬러 필터 상에 직접 중합되는 중합성 LC 층으로부터 제조되는 것이 매우 바람직하다.
도 4에 예시적으로 도시된 또 다른 바람직한 실시양태에서, 광학 지연 필름(18)은 임의적으로 정렬 층에 의해 덮인 컬러 필터 어레이(13)와 평면화 층(14) 사이에 위치된다.
또한, 도 2 내지 4의 LCD는 교차 편광 축을 갖지며 LCD 기재(도 2 내지 4에 미도시)를 샌드위치하는 제 1 및 제 2 선형 편광기를 또한 포함한다.
다른 바람직한 실시양태에서, 광학 지연 필름은 상이한 배향 및/또는 상이한 지연을 갖는 둘 이상의 영역을 포함하는 패턴을 갖는 패턴화된 또는 픽셀화된 필름이다. 이런 필름은 예컨대 포토얼라인먼트, 포토마스킹 기법에 유용한 중합성 LC 물질 및/또는 광이성질화성(photoisomerizable) 화합물 또는 포토튜너블(phototunable) 키랄 물질로부터 제조될 수 있다. 이런 필름 및 이들의 제조 방법은 종래 기술에 공지되어 있고, 예컨대 EP-A-1 247 796, EP-A-1 247 797, 미국 특허 제 6,144, 428 호, 미국 특허 제 6,160, 597 호 및 EP 02019792.7에 기술되어 있다.
패턴화된 광학 지연 필름은 픽셀화된 LCD 또는 매트릭스 LCD에서, 예컨대 멀티플렉스 TN- 또는 STN-LCD에서 또는 활성 매트릭스 구동(AMD) LCD에서 인셀 용도로 특히 유용하다. 이들 디스플레이에서, 필름의 다른 영역에서 광학 특성(예, 지연)이 LCD에서 개별적 픽셀의 패턴을 조정할 수 있도록 패턴화된 광학 지연 필름을 형성하는 것이 가능하다. 대조적으로, 통상적인 광학 필름은 디스플레이의 모든 영역에 평균적으로 균일한 특성을 단지 제공할 것이다.
다른 바람직한 실시양태에서, 광학 지연 필름은 예컨대 PCT/EP02/12393에 기술된 바와 같은 광학적 2축 필름이다.
다음 실시양태가 특히 바람직하다:
-광학 지연 필름이 중합된 또는 가교결합된 LC 물질을 포함한다,
-광학 지연 필름이 평면화 층상에(컬러 필터 어레이로부터 떨어져 대향하는 면 상에) 위치된다,
-광학 지연 필름이 컬러 필터 어레이 상에(최근접 어레이로부터 떨어져 대향하는 면 상에) 위치된다,
-광학 지연 필름이 컬러 필터 어레이와 평면화 층 사이에 위치된다,
-광학 지연 필름이 컬러 필터 어레이의 상부 상에 그 자체가 직접적인 중합체 층 상에 직접 형성된다(이 중합체 층은 컬러 필터 어레이(평면화 층)의 표면을 평면화시키는 역할을 하고, 임의적으로 또한 광학 필름에 대한 정렬 표면으로서 역할을 한다),
-광학 지연 필름이, 컬러 필터 어레이의 표면이 임의적으로 광학 필름에 대한 정렬 표면으로서 또한 작용하도록 컬러 필터 어레이의 상부에 직접 형성된다,
-임의적인 추가적 중합체 층이 광학 지연 필름의 상부에 제공되어, 전극 층의 적용 이전에 광학 필름을 추가로 평면화하거나 또는 보호한다,
-광학 지연 필름이 중합성 LC 물질, 바람직하게는 하나 이상의 중합성 메소제닉 또는 액정 단량체를 포함하는 물질로부터 제조된다,
-광학 지연 필름이 평면 필름이다,
-광학 지연 필름이 호메오트로픽 필름이다,
-광학 지연 필름이 틸트 필름이다,
-광학 지연 필름이 벌어진 필름이다,
-광학 지연 필름이 트위스트된 또는 콜레스테릭 필름이다,
-광학 지연 필름이 UV 범위 및/또는 250nm 미만의 피치(UV-CLC)의 빛의 반사를 갖는 트위스트된 또는 콜레스테릭 구조를 갖는 필름이다,
-광학 지연 필름이 콜레스테릭 구조 및 380nm 미만의 파장의 빛을 반사시키는 타원 굴절률의 타원면을 갖는 변형된 나선을 갖는 2축 필름이다,
-광학 지연 필름이 nx≠ny≠nz이고, nx, ny>nz(이때, nx 및 ny은 필름 면에서 직교 방향의 기본(principal) 굴절률이고, nz는 필름 면에 수직인 기본 굴절률이다)인 광학적 2축 음성 C 대칭을 갖는 콜레스테릭 구조를 갖는 2축 필름이다,
-광학 지연 필름이 양성 또는 음성 A 플레이트, 바람직하게는 양성 A 플레이트이다,
-광학 지연 필름이 양성 또는 음성 O 플레이트, 바람직하게는 양성 O 플레이트이다,
-광학 지연 필름이 양성 C 플레이트이다,
-광학 지연 필름이 음성 C 플레이트이다,
-광학 지연 필름이 광학적 2축 필름이다,
-광학 지연 필름이 상이한 배향 및/또는 상이한 지연을 갖는 둘 이상의 영역을 포함하는 패턴을 갖는다,
-광학 지연 필름이 1/4 파장 지연 필름이다.
디스플레이의 개별적 성분, 예컨대 기재(11a, 11b), TFT 어레이(12), 컬러 필터(13), 평면화 층(14), 전극(15a,b), 정렬 층(16a,b) 및 LC 매질(17)이 전문가에게 공지되어 있고, 종래 기술에 기술되어 있다.
광학 지연 필름은 예컨대 WO98/04651(평면 필름), WO 98/00475(호메오트로픽 필름), WO 98/12584(틸트 또는 벌어진 필름), GB-A-2 315 072 및 WO 01/20394(UV-CLC 필름), EP-A-1 247 796 또는 EP-A-1 247 797 또는 EP 02019792.7(패턴화된 필름), 또는 PCT/EP02/12393(2축 콜레스테릭 필름)에 기술된 바와 같은 중합성 액정(LC) 물질로부터 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 광학 지연 필름의 두께는 바람직하게는 0.5 내지 2.5 미크론, 매우 바람직하게는 0.6 내지 2 미크론, 가장 바람직하게는 0.7 내지 1.5 미크론이다.
중합가능한 LC 물질은 바람직하게는 네마틱 또는 스메틱 LC 물질, 특히 네마틱 물질이고, 바람직하게는 하나 이상의 일반응성(monoreactive) 중합성 비키랄 메소제닉 화합물 및 하나 이상의 이반응성 또는 다반응성 비키랄 중합가능성 메소제닉 화합물을 포함한다.
본 발명에 사용되는 중합성 메소제닉 일-, 이- 및 다반응성 화합물은 그 자체로 공지된 방법 및 유기 화학의 표준 연구, 예컨대 문헌[Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Thieme-Verlag, Stuttgart]에 기술된 문헌에 의해 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 화합물과 함께 중합성 LC 혼합물에서 단량체 또는 공단량체로서 사용될 수 있는 적당한 중합성 메소제닉 화합물의 예는 예컨대 WO 93/22397, EP 0 261 712, DE195 04 224, WO95/22586, WO97/00600 및 GB 2 351 734에 개시되어 있다. 그러나, 이들 문헌에 개시된 화합물은 본 발명의 범위를 한정하지 않는 단지 예시로서 고려되어야 한다.
특히 유용한 키랄 및 비키랄 중합성 메소제닉 화합물(반응성 메소젠)의 예는 단지 예시로서 사용되고, 어떤 식으로도 본 발명을 제한하지 않는 대신 이를 설명하기 위해 다음에 열거된다:
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상기 화학식에서, P는 중합성 기, 바람직하게는 아크릴, 메타크릴, 비닐, 비닐옥시, 프로펜일 에터, 에폭시, 옥세테인 또는 스티릴 기이고, x 및 y는 동일하거나 상이한 1 내지 12의 정수이고, A는 L1에 의해 임의적으로 일-, 이- 또는 삼치환된 1,4-페닐렌 또는 1,4-사이클로헥실렌이고, u 및 v는 서로 각각 독립적으로 0 또는 1이고, Z0은 -COO-, -OCO-, -CH2CH2-, -CH=CH-, -C≡C- 또는 단일 결합이고, R0은 극성 기 또는 비극성 기이고, Ter는 터펜오이드 라디칼 등, 예컨대 메틸이고, Chol은 콜레스테릴 기이고, L, L1 및 L2는 서로 각각 독립적으로 H, F, Cl, CN 또는 임의적으로 할로겐화된 1 내지 7의 탄소 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알킬카보닐옥시, 알콕시카보닐 또는 알콕시카보닐옥시 기이고, r은 0, 1, 2, 3 또는 4이다. 상기 화학식에서 페닐 고리는 1, 2, 3 또는 4의 L 기에 의해 임의적으로 치환된다.
이런 관계에서 용어 '극성 기'는 F, Cl, CN, N02, OH, OCH3, OCN, SCN, 임의적으로 할로겐화된 4 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시 기이거나, 또는 1 내지 4의 탄소 원자를 갖는 모 노-, 올리고- 또는 폴리플루오르화된 알킬 또는 알콕시 기에서 선택된 기를 의미한다. 용어 '비극성 기'는 상기 '극성 기'의 정의에 의해 포함되지 않는 1 이상, 바람직하게는 1 내지 12의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 할로겐화된 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시 기를 의미한다.
중합가능한 LC 물질은 하나 이상의 일반응성 중합성 메소제닉 화합물 및 하나 이상의 이- 또는 다반응성 중합성 메소제닉 화합물을 바람직하게 포함한다.
바람직한 중합성 LC 물질은 다음을 포함한다:
-5 내지 70중량%, 바람직하게는 5 내지 50중량%, 매우 바람직하게는 5 내지 40중량%의 하나 이상의 이반응성 비키랄 메소제닉 화합물,
-30 내지 95중량%, 바람직하게는 50 내지 75중량%의 하나 이상의 단반응성 비키랄 메소제닉 화합물,
-0 내지 10중량%의 하나 이상의 광개시제.
일반응성 비키랄 화합물은 화학식 R1 내지 R13, 특히 v가 1인 R1, R5 및 R12에서 바람직하게 선택된다.
이반응성 비키랄 화합물은 화학식 R18에서 바람직하게 선택된다.
높은 복굴절률을 갖는 아세틸렌 또는 톨레인 기를 포함하는 하나 이상의 중합성 화합물, 예컨대 상기 화학식 Ig의 화합물을 포함하는 혼합물이 특히 바람직하다. 적당한 중합성 톨레인은 예컨대 GB 2,351,734에 개시되어 있다.
나선형으로 트위스트된 구조를 갖는 평면 필름의 제조에서, 중합성 LC 물질은 하나 이상의 중합성 비키랄 메소제닉 화합물 및 하나 이상의 키랄 화합물을 바 람직하게 포함한다. 키랄 화합물은 비중합성 키랄 화합물, 예컨대 통상적인 키랄 도판트, 중합성 키랄 비메소제닉 또는 중합성 키랄 메소제닉 화합물에서 선택될 수 있다.
적당한 키랄 도판트는 예컨대 상업적으로 입수가능한 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 다름슈타트의 메르크 KGaA로부터 입수가능함)에서 선택될 수 있다. 높은 나선형 트위스팅 파워(HTP)를 갖는 키랄 화합물이 매우 바람직하고, WO 98/00428에 기술된 바와 같은 소비톨 기를 갖는 화합물, GB 2,328,207에 기술된 바와 같은 하이드로벤조인 기를 갖는 화합물, WO 02/94805에 기술된 바와 같은 키랄 바이나프틸 유도체, WO 02/34739에 기술된 바와 같은 키랄 바이나프톨 아세탈 유도체, WO 02/06265에 기술된 바와 같은 키랄 TADDOL 유도체, WO 02/06196 및 WO02/06195에 기술된 하나 이상의 플루오르화된 연결 기 및 말단 또는 중심 키랄 기를 갖는 키랄 화합물을 포함하는 화합물이 특히 바람직하다.
바람직하게는 중합성 물질은 용매, 바람직하게는 유기 용매에 용해 또는 분산된다. 이후 용액 또는 분산액은 예컨대 스핀-코팅 또는 기타 공지의 기법에 의해 기재로 코팅되고, 용매는 중합 이전에 증발되어 버린다. 대부분의 경우, 용매의 증발을 촉진시키기 위해 가열하는 것이 적당하다.
중합체 결합제 또는 중합체 결합제를 형성할 수 있는 하나 이상의 단량체 및/또는 하나 이상의 분산 보조제를 추가적으로 포함할 수 있다. 적당한 결합제 및 분산 보조제는 예컨대 WO 96/02597에 개시되어 있다. 그런, 결합제 또는 분산 보 조제를 함유하지 않는 LC 물질이 특히 바람직하다.
다른 바람직한 실시양태에서, 중합성 LC 물질은 기재 상에 액정 물질의 평면 정렬를 유도 또는 증진시키는 첨가제를 포함한다. 바람직하게는 첨가제는 하나 이상의 계면활성제를 포함한다. 적당한 계면활성제는 예컨대 문헌[J. Cognard, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 78, Supplement 1, 1-77 (1981)]에 기술되어 있다. 비이온성 계면활성제, 특히 플루오로탄소 계면활성제, 예컨대 상업적으로 입수가능한 플루오로탄소 계면활성제 플루오라드(Fluorad) FC-171(등록상표)(3M 코포레이션) 또는 조닐 FSN(등록상표)(듀퐁)이 특히 바람직하다.
LC 물질의 중합은 이를 방사성 조사에 노출시킴에 의해 바람직하게 성취된다. 방사성 조사(actinic radiation)는 광으로 조사, 예컨대 UV 광, IR 광 또는 가시광, X-선 또는 감마선으로 조사, 또는 높은 에너지 입자, 예컨대 이온 또는 전자로 조사하는 것을 의미한다. 바람직한 중합은 특히 UV 광을 이용한 광조사(photoirradiation)에 의해 성취된다. 방사성 조사의 광원은 예컨대 단일 UV 램프 또는 UV 램프 세트가 사용될 수 있다. 높은 램프 출력을 사용하는 경우 경화 시간이 단축될 수 있다. 광조사에 대한 다른 가능한 광원은 레이저, 예컨대 UV 레이저, IR 레이저 또는 가시광선 레이저이다.
중합은 방사성 조사의 파장에서 흡수하는 개시제의 존재 하에 실시된다. 예컨대, UV 광에 의한 중합의 경우, UV 조사 하에 분해되어 중합 반응을 개시하는 유리 라디칼 또는 이온을 생성하는 광개시제가 사용될 수 있다. 라디칼 중합에서의 표준 광개시제로서, 예컨대 상업적으로 입수가능한 이르가큐어(등록상표) 907, 이 르가큐어 651, 이르가큐어 184, 다로큐어(등록상표) 1173 또는 다로큐어 4205(이들 모두 시바 가이기 아게로부터 입수가능함)이 사용될 수 있는 반면, 양이온성 광중합의 경우 상업적으로 입수가능한 UVI 6974(유니온 카바이드)가 사용될 수 있다.
중합성 LC 물질은 하나 이상의 적당한 성분, 예컨대 촉매, 민감화제, 안정화제, 쇄-전달제(chain-trasfer agent), 억제제, 공 반응(co-reacting) 단량체, 표면-활성 화합물, 윤활제, 습윤제, 분산제, 소수성화제, 접착제, 유동 개선제, 소포제, 탈기제, 희석제, 반응성 희석제, 보조제, 착색제, 염료 또는 안료를 추가적으로 포함할 수 있다.
다른 바람직한 실시양태에서, 중합성 물질은 하나의 중합성 관능기를 갖는 70% 이하, 바람직하게는 1 내지 50%의 일반응성 비메소제닉 화합물을 포함한다. 전형적 예는 1 내지 20의 탄소 원자를 갖는 알킬 아크릴레이트 또는 알킬 메타크릴레이트이다.
중합체의 가교결합을 증가시키기 위해, 다르게는 또는 이- 또는 다반응성 중합성 메소제닉 화합물 외에 둘 이상의 중합성 관능기를 갖는, 20% 이하의 비메소제닉 화합물을 중합성 LC 물질에 첨가하여 중합체의 가교결합을 증가시킬 수 있다. 이반응성 비메소제닉 단량체에 대한 전형적 예는 1 내지 20의 탄소 원자의 알킬 기를 갖는 알킬 다이아크릴레이트 또는 알킬 다이메타크릴레이트이다. 다반응성 비메소제닉 단량체에 대한 전형적 예는 트라이메틸프로페인 트라이메타크릴레이트 또는 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트이다.
중합체 필름의 물리적 성질을 개질하기 위해 하나 이상의 쇄 전달제를 중합 성 물질에 첨가하는 것이 또한 가능하다. 특히 바람직하게는 티올 화합물, 예컨대 일관능성 티올 화합물, 예컨대 도데케인 티올 또는 다관능성 티올 화합물, 예컨대 트라이메틸프로페인 트라이(3-머캅토프로피오네이트), 매우 바람직하게는 메소제닉 또는 액정 티올 화합물이다. 쇄 전달제를 첨가하는 경우, 본 발명의 중합체 필름에서의 유리 중합체 쇄의 길이 및/또는 두 가교결합 사이에서의 중합체 쇄의 길이는 제어될 수 있다. 쇄 전달제의 양이 증가하는 경우, 수득된 중합체 필름에서의 중합체 길이는 감소된다.
본 발명에 따른 광학 지연 필름은 통상적인 LCD, 특히 TN, HTN(고도로 트위스티된 네마틱), STN, AMD-TN(활성 매트리스 구동 TN) 또는 IPS 디스플레이에서, 또한, DAP(정렬된 상의 변형) 또는 VA 모드, 예컨대 ECB, CSH(컬러 수퍼 호메오트로픽), VAN 또는 VAC(수직 정렬된 네마틱 또는 콜레스테릭) 디스플레이, MVA(멀티-도메인 수직 정렬된) 또는 PVA(패턴화된 수직 정렬된) 디스플레이, 예컨대 OCB, R-OCB(반사성 OCB), HAN(혼성 정렬된 네마틱) 또는 파이-셀(π-cell) 디스플레이, SSCT 디스플레이에서, 또한, 등방성 모드 또는 전술된 바와 같은 새로운 모드의 디스플레이에서 지연 또는 보상 필름으로서 사용될 수 있다.
AMD-TN, VA 및 IPS 디스플레이가 특히 바람직하다.
다음의 실시예는 본 발명을 제한함이 없이 본 발명을 설명하는 것이다.
실시예 1-컬러 필터 물질에 코팅된 광학 지연 필름
유리에 컬러 필터 용액을 가하고, 30분간 600 rpm에서 스핀코팅함에 의해 유리 기재를 상업적 컬러 필터 물질(히다치 케미칼스 또는 JSR 캄파니로부터 입수가능함)로 코팅하였다. 이후 샘플을 1분간 100℃에서 열판에서 가열한 후, 오븐으로 이동시켜 250℃에서 1시간 동안 있었다. 히다치 케미칼 컬러 필터 샘플의 경우 약 0.9㎛ 두께 및 JSR 물질의 경우 약 0.45㎛ 두께의 중합된 컬러 필터 층이 생성되었다.
그 후 유리 상의 컬러 필터 샘플을 LC 정렬에서 통상적인 방식에 따라서 벨벳 직물로써 러빙(rubbing)하여, 총 66cm의 러빙 길이를 수득하였다.
중합성 LC 혼합물 M1을 다음과 같이 배합하였다:
화학식 1의 화합물 39.4%
화학식 2의 화합물 24.6%
화학식 3의 화합물 24.6%
화학식 4의 화합물 9.8%
이르가큐어 651 1.0%
플루오라드 FC171 0.6%
Figure 112005056812911-PCT00025
Figure 112005056812911-PCT00026
Figure 112005056812911-PCT00027
Figure 112005056812911-PCT00028
화학식 1 및 4의 이반응성 화합물은 WO 93/22397에 기술된 바와 같이 제조될 수 있다. 화학식 2 및 3의 일반응성 화합물은 문헌[D.J. Broer et al., Makromol.Cheml 190, 3201-3215(1989)]에 기술된 방법 또는 이와 유사한 방법에 의해 제조될 수 있다. 이르가큐어 651은 상업적으로 입수가능한 광개시제(스위스 바젤 시바 아게)이다. 플루오라드 FC 171은 상업적으로 입수가능한 비이온성 플루오로탄소 계면활성제(3M)이다.
그 후 유기 용매 PGMEA 중의 혼합물 M1의 용액을 컬러 필터의 표면에 가하고, 30초간 3000rpm에서 스핀코팅하였다. 샘플을 실온에서 추가 30초 동안 방치시켜, 중간 압력의 수은 아크 램프(20mW/cm2)로부터의 초자외선에 60초간 노출시켜 반응성 메소젠 층을 중합시키기 전에 반응성 메소젠 물질의 정렬을 확실하게 하였다.
생성된 샘플은 우수한 평면 정렬 및 약 150nm의 지연을 갖는 1/4 파장 지연 특성을 보였다. 그 후 인듐 주석 옥사이드는 표준 절차에 따른 증발에 의해, 예컨대 180℃에서 진공 하의 증발에 의해 지연 층에 직접 코팅되어 투명 전극 층을 제공할 수 있다. JSR로부터 상업적으로 입수가능한 폴리이미드, 예컨대 AL1054와 같 은 정렬 층을 이후 30초간 3000rpm에서의 스핀 코팅에 의해 ITO 층에 가하고, 100℃에서 60초간 건조시키고, 180℃에서 90분간 베이킹(baking)에 의해 이미드화시켰다.
그 후, 벨벳 직물(22cm 러브 길이)로써 러빙하고, 완성된 스택을 LC 디스플레이의 한 면으로서, 예컨대 도 3에 도시된 디스플레이의 하부 면으로서 사용할 수 있다.
실시예 2- 평면화 층에 코팅된 광학 지연 필름
실시예 1과 같이 유리 상의 컬러 필터의 샘플을 제조하고, 600rpm에서 30초간 스핀 코팅에 의해 JSR 캄파니의 상업적 평면화 층 탑코트(Topcoat)로써 추가로 코팅하였다. 그 후, 샘플을 100℃에서 1분간 열판에서 가열한 후(예비-경화 단계), 오븐으로 이동시켜 250℃에서 1시간 동안 있었다.
그 후, 유리 상의 컬러 필터 샘플을 LC 정렬에서 통상적인 방식에 따라서 벨벳 직물로써 러빙하여, 총 66cm의 러빙 길이를 수득하였다.
그 후, 유기 용매 PGMEA 중의 실시예 1의 혼합물 M1의 용액을 컬러 필터의 표면에 가하고, 30초간 3000rpm에서 스핀코팅하였다. 샘플을 실온에서 추가 30초 동안 방치시켜, 중간 압력의 수은 아크 램프(20mW/cm2)로부터의 초자외선에 60초간 노출시켜 반응성 메소젠 층을 중합시키기 전에 반응성 메소젠 물질의 정렬을 확실하게 하였다.
생성된 샘플은 우수한 평면 정렬 및 약 150nm의 지연을 갖는 1/4 파장 지연 특성을 보였다.
그 후 인듐 주석 옥사이드는 표준 절차에 따른 증발에 의해, 예컨대 180℃에서 진공 하의 증발에 의해 지연 층에 직접 코팅되어 투명 전극 층을 제공할 수 있다. JSR로부터 상업적으로 입수가능한 폴리이미드, 예컨대 AL1054와 같은 정렬 층을 이후 30초간 3000rpm에서의 스핀 코팅에 의해 ITO 층에 가하고, 100℃에서 60초간 건조시키고, 180℃에서 90분간 베이킹에 의해 이미드화시켰다.
그 후, 벨벳 직물(22cm 러브 길이)로써 러빙하고, 완성된 스택을 LC 디스플레이의 한 면으로서, 예컨대 도 2에 도시된 디스플레이의 하부 면으로서 사용할 수 있다.
실시예 3-컬러 필터에 코팅된 2축 광학 지연 필름
중합성 LC 혼합물 M2를 다음과 같이 배합하였다:
화학식 5의 화합물 63.0%
화학식 4의 화합물 20.0%
화학식 6의 화합물 7.8%
화학식 7의 화합물 5.0%
화학식 8의 화합물 2.0%
화학식 9의 화합물(광개시제) 2.0%
FC171 0.2%
Figure 112005056812911-PCT00029
화학식 4
Figure 112005056812911-PCT00030
Figure 112005056812911-PCT00031
Figure 112005056812911-PCT00032
Figure 112005056812911-PCT00033
Figure 112005056812911-PCT00034
화학식 7의 키랄 도판트의제조는 EP 01111954.2에 기술되어 있다.
혼합물을 7:3 톨룰엔/사이클로헥사논에 용해시켜 50% w/w 용액을 수득하였 다. 용액을 실시예 1에 기술된 바와 같이 컬러 필터의 표면에 가하고, 80℃에서 0.8 mWcm-2의 선형 편광된 UV(365nm) 조사에 노출시킴에 의해 중합시켜 nx, ny >nz를 갖는 광학적 2축 타원 굴절률 타원면을 갖는 변형 나선을 갖는 콜리스테릭 필름을 수득하였다.

Claims (21)

  1. LCD의 스위칭가능한 LC 셀 내부에 위치되는 것을 특징으로 하는, 액정 디스플레이(LCD) 디바이스에 사용하기 위한 광학 지연 필름.
  2. 하나 이상이 입사광에 대해 투명한 두 개의 평행한 평면 기재에 의해 형성된 액정(LC) 셀, 두 기재 사이에 존재하는 액정 매질, 및 하나 이상의 광학 지연 필름을 포함하되,
    상기 광학 지연 필름 중 하나 이상이 LC 셀의 두 기재 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이(LCD).
  3. 제 2 항에 있어서,
    하나 이상의 광학 지연 필름이 컬러 필터와 LC 매질 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는, 상기 기재들 중 한 기재 상에 제공된 컬러 필터 어레이를 추가로 포함하는 LCD.
  4. 1) 아래 열거된 순서로 에지서부터 출발하여 셀 중심으로 진행하는 다음 소자를 포함하는 액정(LC) 셀:
    a) 하나 이상이 입사광에 투명한 서로 평행하는 제 1 및 제 2 기재 평면(11a, 11b),
    b) 상기 LC 셀의 개별적인 픽셀을 개별적으로 스위칭하기 위해 사용될 수 있는, 상기 기재 중 하나에 있는 임의적인 비선형 전기 소자의 어레이(12)(이때, 상기 소자는 바람직하게는 활성 소자, 예컨대 트랜지스터이고, 매우 바람직하게는 TFT이다),
    c) 상기 기재 중 하나, 바람직하게는 비선형 소자의 어레이를 갖는 기재의 반대 기재에 있는 임의적인 컬러 필터 어레이(13)(이때, 상기 컬러 필터는 임의적으로 평면화 층(14)에 의해 덮인다),
    d) 상기 제 1 기재의 내부에 제공된 제 1 전극 층(15a 또는 15b),
    e) 상기 제 2 기재의 내부에 제공된 임의적인 제 2 전극 층(15a 또는 15b),
    f) 제 1 및 제 2 전극에 제공된 임의적인 제 1 및 제 2 정렬 층(16a 또는 16b),
    g) 전기장 인가에 의해 둘 이상의 상이한 상태 사이에서 스위칭가능한 LC 매질(17),
    2) LC 셀의 한 면 상의 제 1 선형 편광기,
    3) 제 1 선형 편광기의 LC 셀의 면과 반대되는 LC 셀의 면 상의 임의적인 제 2 선형 편광기, 및
    4) 하나 이상의 광학 지연 필름(18)
    을 포함하되,
    상기 광학 지연 필름(18) 중 하나 이상이 LC 셀 중 제 1 및 제 2 기재(11a, 11b) 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 LCD.
  5. 제 4 항에 있어서,
    평면화 층(14)에 의해 덮히는 컬러 필터 어레이(13)를 포함하고, 상기 하나 이상의 광학 지연 필름(18)이 컬러 필터 어레이(13)로부터 떨어져 대향하는 평면화 층의 면 상에 위치되는 것을 특징으로 하는 LCD.
  6. 제 4 항에 있어서,
    컬러 필터 어레이(13)를 포함하고, 상기 하나 이상의 광학 지연 필름(18)이 최근접 기재로부터 떨어져 대향하는 컬러 필터 어레이의 면 상에 위치되고, 평면화 층(14)에 의해 임의적으로 덮이는 것을 특징으로 하는 LCD.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    광학 지연 필름(18)이 컬러 필터 어레이(13) 또는 평면화 층(14) 상에 직접 제조되는 것을 특징으로 하는 LCD.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항에 있어서,
    광학 지연 필름이 중합 또는 가교결합된 LC 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 지연 필름 또는 LCD.
  9. 제 8 항에 있어서,
    광학 지연 필름이 하나 이상의 중합성 메소제닉 또는 LC 단량체를 포함하는 중합성 LC 물질로부터 제조되는 것을 특징으로 하는 광학 지연 필름 또는 LCD.
  10. 제 9 항에 있어서,
    중합성 LC 물질이
    -5 내지 70중량%의 하나 이상의 이반응성 비키랄 메소제닉 화합물,
    -30 내지 95중량%, 바람직하게는 50 내지 75중량%의 하나 이상의 단반응성 비키랄 메소제닉 화합물,
    -0 내지 10중량%의 하나 이상의 광개시제
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 지연 필름 또는 LCD.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    LC 물질이 비중합성 키랄 화합물, 중합성 키랄 비메소제닉 화합물 및 중합성 키랄 메소제닉 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 키랄 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 지연 필름 또는 LCD.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    LC 물질이 광이성질화성(photoisomerizable) 화합물 또는 포토튜너블(phototunable) 키랄 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 지연 필름 또는 LCD.
  13. 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    LC 물질이 하기 화학식 R1 내지 R23에서 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 지연 필름 또는 LCD:
    화학식 R1
    Figure 112005056812911-PCT00035
    화학식 R2
    Figure 112005056812911-PCT00036
    화학식 R3
    Figure 112005056812911-PCT00037
    화학식 R4
    Figure 112005056812911-PCT00038
    화학식 R5
    Figure 112005056812911-PCT00039
    화학식 R6
    Figure 112005056812911-PCT00040
    화학식 R7
    Figure 112005056812911-PCT00041
    화학식 R8
    Figure 112005056812911-PCT00042
    화학식 R9
    Figure 112005056812911-PCT00043
    화학식 R10
    Figure 112005056812911-PCT00044
    화학식 R11
    Figure 112005056812911-PCT00045
    화학식 R12
    Figure 112005056812911-PCT00046
    화학식 R13
    Figure 112005056812911-PCT00047
    화학식 R14
    Figure 112005056812911-PCT00048
    화학식 R15
    Figure 112005056812911-PCT00049
    화학식 R16
    Figure 112005056812911-PCT00050
    화학식 R17
    Figure 112005056812911-PCT00051
    화학식 R18
    Figure 112005056812911-PCT00052
    화학식 R19
    Figure 112005056812911-PCT00053
    화학식 R20
    Figure 112005056812911-PCT00054
    화학식 R21
    Figure 112005056812911-PCT00055
    화학식 R22
    Figure 112005056812911-PCT00056
    화학식 R23
    Figure 112005056812911-PCT00057
    상기 화학식에서,
    P는 중합성 기이고,
    x 및 y는 동일하거나 상이한 1 내지 12의 정수이고,
    A는 L1에 의해 임의적으로 일-, 이- 또는 삼치환된 1,4-페닐렌 또는 1,4-사이클로헥실렌이고,
    u 및 v는 서로 각각 독립적으로 0 또는 1이고,
    Z0은 -COO-, -OCO-, -CH2CH2-, -CH=CH-, -C≡C- 또는 단일 결합이고,
    R0은 F, Cl, CN, NO2, OH, OCH3, OCN, SCN, 4 이하의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 플루오르화된 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시 기, 또는 1 내지 4의 탄소 원자를 갖는 모노-, 올리고- 또는 폴리플루오르화된 알킬 또는 알콕시 기에서 선택된 극성 기이거나, 또는 상기 극성 기들 중 하나가 아 니며 1 이상의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 할로겐화된 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시 기에서 선택된 비극성 기이고,
    Ter는 터펜오이드 라디칼이고,
    Chol은 콜레스테릴 기이고,
    L, L1 및 L2는 서로 각각 독립적으로 H, F, Cl, CN 또는 임의적으로 할로겐화된 1 내지 7의 탄소 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알킬카보닐옥시, 알콕시카보닐 또는 알콕시카보닐옥시 기이고,
    r은 0, 1, 2, 3 또는 4이고,
    페닐 고리는 1, 2, 3 또는 4의 L 기에 의해 임의적으로 치환된다.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    광학 지연 필름이 평면 필름, 호메오트로픽 필름, 틸트 필름, 벌어진 필름, 트위스트된 필름 또는 콜레스테릭 필름인 것을 특징으로 하는 광학 지연 필름 또는 LCD.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    광학 지연 필름이 250nm 미만의 피치를 갖는 트위스트된 또는 콜레스테릭 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 광학 지연 필름 또는 LCD.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    광학 지연 필름이 양성 또는 음성 A, O 또는 C 플레이트인 것을 특징으로 하는 광학 지연 필름 또는 LCD.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    광학 지연 필름이 1/4 파장 지연 필름인 것을 특징으로 하는 광학 지연 필름 또는 LCD.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    광학 지연 필름이 광학적 2축 필름인 것을 특징으로 하는 광학 지연 필름 또는 LCD.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    광학 지연 필름이 nx≠ny≠nz이고, nx, ny>nz(이때, nx 및 ny은 필름 면에서 직교 방향의 기본(principal) 굴절률이고, nz는 필름 면에 수직인 기본 굴절률이다)인 광학적 2축 음성 C 대칭을 갖는 콜레스테릭 구조를 갖는 2축 필름인 것을 특징으로 하는 광학 지연 필름 또는 LCD.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    광학 지연 필름이 상이한 배향 및/또는 상이한 지연을 갖는 둘 이상의 영역을 포함하는 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 지연 필름 또는 LCD.
  21. 제 2 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    TN, HTN, STN, AMD-TN, IPS, DAP, VA, ECB, CSH, VAN, VAC, MVA, PVA, OCB, R-OCB, HAN, 파이-셀, SSCT, 등방성 또는 새로운 모드의 디스플레이인 것을 특징으로 하는 LCD.
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