ES2389600T3

ES2389600T3 - Compuestos orgánicos, películas orgánicas y procedimiento de fabricación de las mismas

Info

Publication number: ES2389600T3
Application number: ES09734122T
Authority: ES
Inventors: Irina Kasianova; Darya Yurchenko
Original assignee: Crysoptix KK
Current assignee: Crysoptix KK
Priority date: 2008-04-24
Filing date: 2009-04-22
Publication date: 2012-10-29
Anticipated expiration: 2029-04-22
Also published as: US9212296B2; EP2279233A1; JP5599780B2; JP2011518912A; US20090269591A1; US20140186637A1; WO2009130675A1; EP2279233B1

Abstract

Un compuesto orgánico de la fórmula estructural general I: Donde el Core (Núcleo) es una unidad orgánica conjugada capaz de formar una macromolécula con forma de varilla, en donde las unidades orgánicas conjugadas son las mismas o en donde al menos una unidad orgánica conjugada es diferente a las otras; n es un número de unidades orgánicas conjugadas en la macromolécula con forma de varilla y pertenece a la gama de de 10 a 100000; Gk es un conjunto de grupos laterales ionógenos, y k es un número de grupos laterales en el conjunto Gk y es igual a 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, o 8; en donde al menos algunas de las unidades Core incluyen grupos laterales ionógenos de manera que proporcionan solubilidad del compuesto orgánico o sus sales y dan rigidez a la macromolécula con forma de varilla; en donde el número n proporciona una anisotropía molecular que promueve el autoensamblaje de macromoléculas en una solución del compuesto orgánico o sus sales, formando un cristal líquido liotrópico; y en donde la solución sea capaz de formar una capa sólida de retardo óptico de tipo A positivo sustancialmente transparente a la radiación electromagnética en la gama espectral visible.

Description

AMBITO DE LA INVENCION

La presente invencion se refiere en general al campo de la quimica organica y en particular a las peliculas organicas con propiedades retardantes de fase para pantallas. Mas concretamente, la presente invencion esta relacionada con los compuestos organicos conjugados capaces de formar una macromolecula con forma de varilla y la fabricacion de las peliculas opticas basadas en estos compuestos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

Los cristales liquidos se utilizan ampliamente en pantallas opticas electronicas. En dichos sistemas de visualizacion, una celula de cristal liquido se situa normalmente entre un par de placas polarizantes cruzadas. Para las pantallas de cristal liquido (LCDs) transmisoras, la luz de la fuente de luz trasera se polariza mediante un primer polarizador y se transmite a traves de una celula de cristal liquido, donde se ve afectado su estado de polarizacion segun la orientacion molecular del cristal liquido que puede controlarse mediante la aplicacion de un voltaje a traves de la celula. Entonces, la luz con un estado de polarizacion alterado se transmite a traves de un segundo polarizador. Al emplear este esquema, la transmision de la luz de la fuente de luz trasera puede controlarse y puede obtenerse la escala de grises. Generalmente, la energia requerida para proporcionar este control es mucho menor que la requerida para controlar la emision de materiales luminiscentes utilizados en otros tipos de pantallas, tales como tubos de rayos catodicos (TRC). En consecuencia, la tecnologia de cristal liquido se utiliza en numerosos dispositivos electronicos de imagenes, incluyendo (pero no limitandose a) los relojes digitales, calculadoras, ordenadores portatiles y juegos electronicos, para los cuales, el poco peso, el bajo consumo de energia y larga vida util son importantes.

El contraste, la reproduccion del color (rendimiento del color) y una gradacion en la intensidad de la escala de grises estables son importantes caracteristicas de calidad de las pantallas electronicas que emplean la tecnologia de cristal liquido. El factor principal que determina el contraste de una pantalla de cristal liquido (LCD) es la cantidad de luz transmitida por la pantalla que esta en la oscuridad o en el estado de pixel "negro". Ademas, esta fuga de luz y, por lo tanto, el contraste de una pantalla LCD tambien dependen de la direccion desde la cual se visualiza la pantalla. La direccion de visualizacion se define como un conjunto del angulo de vision polar 8 y el angulo de vision acimutal <. El angulo de vision polar 8 se mide desde la direccion de normal de la pantalla y el angulo de vision azimutal < se mide en el plano de la pantalla respecto de una adecuada direccion de referencia. Normalmente, el contraste optimo se observa solo dentro de una gama del angulo de vision estrecho centrada alrededor de la normal a la pantalla y cae rapidamente a medida que el angulo de vision polar 8 incrementa. Varias propiedades de visualizacion de imagenes, tales como la relacion de contraste, reproduccion de color y brillo de la imagen son las funciones de los angulos 8 y <. En las pantallas en color, el problema de las fugas no solo disminuye el contraste, sino que tambien ocasiona cambios de color o de tono con la consiguiente degradacion de reproduccion del color.

Las LCDs estan sustituyendo a los tubos de rayos catodicos como los monitores de television (TV), juegos, ordenadores (como, por ejemplo, los ordenadores portatiles o de sobremesa), unidades centrales de control y dispositivos diversos, por ejemplo, maquinas para juegos de azar, pantallas electro-opticas, (por ejemplo, pantallas de relojes, calculadoras de bolsillo, juegos electronicos de bolsillo), y los bancos de datos portatiles (tales como asistentes personales digitales o de telefonos moviles). Tambien se espera que el numero de monitores de television de LCD con un tamafo de pantalla mas grande aumente considerablemente en un futuro proximo. Sin embargo, a menos que se resuelvan los problemas relacionados con el efecto del angulo de vision en la coloracion, degradacion del contraste, y la inversion del brillo, la sustitucion de los TRCs tradicionales por las LCD sera limitada.

Por ello, el progreso tecnologico plantea la tarea de desarrollar elementos opticos basados en nuevos materiales con propiedades deseadas controlables. En concreto, el elemento optico necesario en los sistemas de visualizacion moderna son peliculas opticamente anisotropicas optimizadas para utilizarlas en un modulo de pantalla particular.

En la tecnica anterior se conocen materiales polimericos que estan concebidos para utilizarlos en la produccion de peliculas opticamente anisotropicas. Las peliculas opticas que tienen como base estos polimeros adquieren una anisotropia optica a traves de la extension uniaxial y la coloracion con tintes organicos o yodo. El alcohol de polivinilo (PVA) se encuentra entre los polimeros utilizados mas comunmente para este proposito. Sin embargo, una baja estabilidad termica de las peliculas opticas con base de PVA limita sus aplicaciones. Las peliculas opticas con base de PVA se describen mas detalladamente en Liquid Crystals - Applications and Uses, [Usos y aplicaciones de cristales liquidos], B. Bahadur (ed.), World Scientific, Singapore-New York (1990), Vol. 1, pagina 101.

Los polielectrolitos sinteticos de varilla rigida se utilizan como objetos del modelo estructuralmente cerca de polimeros de varillas rigidas naturales como el acido desoxirribonucleico (ADN), proteinas, polisacaridos, que son muy capaces de formar estructuras bien ordenadas por medio de auto-ensamblaje espontaneo, lo cual es fundamental para invocar sus funciones biologicas.

Como resulta dificil extraer los polielectrolitos de varilla rigida naturales sin desnaturalizacion, puede estudiarse analogos sinteticos para investigar algunos aspectos de las propiedades de autoensamblaje en soluciones acuosas. La organizacion de la mesofase inducida por cizallamiento de los polielectrolitos sinteticos en la solucion acuosa se describio en Takafumi Funaki, Tatsuo Kaneko et al. in Langmuir, 2004, vol. 20, paginas 6518-6520. Un polimero soluble en agua con una estructura elemental de varilla completamente rigida (poli(2,2'-disulfonilbencidina tereftalamida) (PBDT), se preparo mediante una reaccion interfacial de policondensacion segun el procedimiento conocido en la tecnica anterior. La medicion de CEM mostro que el peso molecular promedio en numero, Mn, el peso molecular promedio, Mw, y la polidispersidad (MwUMn) eran 44 000, 63 500, y 1,4, respectivamente. Dado que una solucion acuosa concentrada de PBDT (superior al 5 w%) era traslucida, los autores de este documento realizaron una observacion microscopica optica de esta solucion bajo un polarizador cruzado a temperatura ambiente. Se demostro la fuerte birrefringencia de la fase nematica. Estos resultados se observaron en el tramo de concentracion de 2,8-5,0 wt %. El estudio sobre la difraccion de rayos X con un angulo amplio indico que el PBDT bajo este estado nematico mostro un espaciado entre cadenas, d, de 0,30- 0,34 nm (28 = 28,0 ± 2,0°; 8es el angulo de difraccion), que es constante sin tener en cuenta la concentracion (2,8-5,0 wt %). El valor d es mas corto que el de los polimeros nematicos ordinarios (0,410,45 nm), lo que sugiere que las varillas PBDT tienen una fuerte interaccion entre cadenas en el estado nematico para formar la estructura similar al haz a pesar de la repulsion electrostatica de los de aniones sulfonatos.

Los polimeros de varilla rigida solubles en agua se describen en N. Sarkar and D. Kershner en Journal of Applied Polymer Science, Vol. 62, paginas 393-408 (1996). Los autores de este documento sefalaron que estos polimeros se emplean para multiples aplicaciones, como para la optima recuperacion del petroleo. Para estas aplicaciones, es esencial tener un polimero extremadamente soluble al agua y estable al cizallamiento que pueda transmitir alta viscosidad a una concentracion muy baja por motivos economicos. Se sabe que los polimeros de varilla rigida pueden emitir una alta viscosidad a un peso molecular bajo comparado con los polimeros de cadena flexible utilizados tradicionalmente como las poliacrilamidas hidrolizadas. Los polimeros con conformaciones helicoidales o de doble cadena pueden considerarse de varilla realmente rigida en la solucion. Las nuevas poliamidas, poliureas y poliimidas sulfonatadas aromaticas solubles en agua se prepararon a traves una polimeracion de solucion o interfacial de diaminas aromaticas sulfonatadas con dianhidridos aromaticos, cloruros diacidos o fosgeno. Algunos de estos polimeros tenian un peso molecular suficientemente alto ( 200,000), una viscosidad intrinseca extremadamente elevada (- 65 dLUg), y aparecieron para transformarse en un muelle helicoidal en una solucion de sal. Estos polimeros se han evaluado en aplicaciones como el espesante de soluciones acuosas, floculacion y estabilizacion de dispersion de materiales de particulas y separacion de membranas utilizando peliculas coladas.

La sintesis y las propiedades de solucion de algunos polimeros de cadena rigida y solubles en agua (poli[N,N'(sulfo-fenileno) ftalamidas y poli[ N,N'-(sulfo-p-fenileno) piromellitimida]) los describe E. J. Vandenberg et al en Journal of Polymer Science: Parte A: Polymer Chemistry, Vol. 27, paginas 3745-3757 (1989). Poli[N,N'-(sulfo-fenileno) ftalamidas y poli[N,N'-(sulfo-p-fenileno) piromellitimida donde se prepararon en la forma soluble en agua y resultaron tener propiedades de solucion unicas, similares en algunos aspectos a la xantana. El polimero mas estudiado, poli[ N, N'(sulfo-p-fenil-eno)tereftalamida] (PPT-S), se produce como la sal de dimetilacetamida (DMAC) mediante la polimerizacion de la solucion del acido bencenosulfonico-2,5 diamina con cloruro de tereftaloilo en DMAC que contiene LiCl. El polimero aislado exige el calentamiento en agua para disolverse; las soluciones enfriadas resultantes son viscosas o geles a concentraciones tan bajas como del 0,4%. Son altamente birrefringentes, muestran propiedades de dicroismo circular y son sensibles a la viscosidad a la sal. Las soluciones de este polimero mezcladas con las de guar o la celulosa de hidroxietil dan una viscosa mejorada de forma significativa. El polimero es un peso molecular relativamente bajo, ca. 5000 estimado de los datos de la viscosidad. Se prepararon algunos analogos meta y para isomericos de PPT-S; estos polimeros tienen propiedades similares salvo que son mas solubles en agua y se exigen concentraciones de agua mas elevadas para obtener una viscosidad significativa. De manera similar se preparo poli[N,N'-(sulfo-p-fenileno) piromellitimida] (PIM-S) a partir del acido diaminobencenesulfonico-2,5 y el dianhidrido piromellitico. Sus propiedades de solucion acuosa son similares a las de PPT-S. Parece que estos polimeros de peso molecular relativamente bajo de cadena rigida se asocian en el agua para formar una red que resulta en soluciones viscosas a bajas concentraciones.

El efecto del contenido de fenileno en propiedades de solubilidad, opticas y espectrales se describe en H. G. Rogers, R. A. Caudiana en Journal of Polymer Science: Polymer Chemistry Edition, vol. 23, pp. 2669 -2678 (1985) y en la Patente US Numero 4521588. En estas publicaciones, un dispositivo optico incluye un polimero altamente birrefringente transparente y orientado molecularmente. Dicho polimero altamente birrefringente comprende unidades moleculares de repeticion que muestran una densidad de electrones sustancialmente alta cilindricamente distribuidos entre los largos ejes del polimero y sus unidades de repeticion. El polimero altamente birrefringente es sustancial y opticamente uniaxial que solo muestra dos indices de refraccion. El polimero altamente birrefringente molecularmente orientado incluye unidades recurrentes de la formula:

En donde R y R1 son cada uno hidrogeno, alquilo, arilo, alcarilo o aralquilo y A es un radical divalente seleccionado del grupo formado por

(1) un radical

donde U es un sustituyente distinto al hidrogeno, cada W es hidrogeno o un sustituyente distinto al hidrogeno, p

es un entero de 1 a 3, cada X es un hidrogeno o un sustituyente distinto al hidrogeno y r es un entero de 1 a 4, dicha U,

Wp y sustitucion de Xr es suficiente para proporcionar el radical con una configuracion molecular no coplanar; y

(2) un radical

Donde cada Y y Z es hidrogeno u otro sustituyente distinto al hidrogeno y cada t es un entero de 1 a 4, con la

condicion de que donde cada Z sea hidrogeno al menos una Y sustituyente sea un sustituyente diferente al hidrogeno

posicionado en el nucleo orto correspondiente respecto de

15 La fraccion del radical, Z y la sustitucion de Yt son suficientes para proporcionar el radical con una configuracion molecular no coplanar.

Mientras el monomero o monomeros a ser polimerizados pueden disolverse en una amida adecuada o solvente

de urea y pueden reaccionar con formacion del material polimerico deseado, una secuencia de reaccion preferente

donde se utiliza una mezcla de monomeros copolimerizables implica la preparacion de una solucion de un primer

20 monomero en la amida o el solvente de urea y la adicion ahi de un segundo u otro monomero o una solucion del mismo en un solvente organico idoneo, como el tetrahidrofurano. El enfriamiento externo de la mezcla de reaccion resultante proporciona el material de poliamida deseado en un peso molecular elevado y reduce la produccion de reacciones colaterales o productos derivados no deseados.

Los materiales de poliamida preparados tal y como se describe pueden recuperarse combinando la mezcla de 25 reaccion de la polimerizacion con un no solvente para el polimero y separando el polimero, como por filtracion. Esto puede conseguirse eficazmente mezclando la mezcla de polimerizacion con agua y filtrando el material de poliamida

solido. La poliamida puede lavarse con un solvente organico como acetona o eter y secarse, por ejemplo, en un horno de vacio.

Los materiales polimericos utilizados en los dispositivos segun estas referencias pueden formarse o perfilarse en varias peliculas, hojas, recubrimientos, capas, fibrilas, fibras o similares. Por ejemplo, una solucion de una poliamida sustituida como se describe anteriormente, en un material solvente como N,N-dimetilacetamida, que contenga opcionalmente un agente solubilizante con cloruro de litio, puede colarse rapidamente en un material de apoyo adecuado para la formacion de una pelicula o capa polimerica del material de poliamida. La pelicula polimerica puede utilizarse para la produccion de una pelicula polimerica birrefringente o material laminado puede utilizarse en un dispositivo optico de la invencion. Por tanto, una pelicula polimerica o un material laminado pueden estar sometidos a estiramiento de manera que se introduzca una orientacion molecular y se proporcione un material de pelicula con un caracter altamente birrefringente.

Los metodos conocidos de conformado o formacion pueden utilizarse para la orientacion de materiales polimericos segun estas referencias. Preferentemente, esto se conseguira por medio de un estiramiento unidireccional de una pelicula polimerica mediante extrusion del polimero en una hoja, capa o cualquier otra forma estirada o por los efectos combinados de la extrusion y estiramiento. En su estado orientado, los polimeros utilizados aqui muestran de forma inusual una elevada birrefringencia.

Las amplias investigaciones con el objetivo de desarrollar nuevos metodos de fabricar peliculas basadas en colorantes a traves de la variacion de las condiciones de deposicion de peliculas se han descrito en las Patentes US numeros 5,739,296 y 6,174,394 y en la aplicacion de patente publicada EP 961138. Resulta interesante tambien el desarrollo de nuevas composiciones de cristales liquidos liotropicos que utilizan modificantes, estabilizantes, surfactantes yUu otros aditivos en las composiciones conocidas, que mejoran las caracteristicas de las peliculas LC.

Existe una demanda creciente de peliculas anisotropicas con la selectividad mejorada en varios tramos de longitud de onda. Las peliculas con diferentes maximos de absorcion optica sobre un amplio intervalo espectral que abarcan desde las regiones infrarrojas (IR) a las ultravioletas (UV) se exigen para una variedad de aplicaciones tecnologicas. Por ello, reciente atencion investigadora se ha dirigido a materiales utilizados en la fabricacion de peliculas birrefringentes isotropicas yUo anisotropicas, polarizantes, retardadoras o compensadoras (en lo sucesivo denominados en conjunto materiales opticos o peliculas) para LCD y aplicaciones de telecomunicaciones, como (pero no limitados a) los descritos en P. Yeh, Optical Waves in Layered Media, New York, John Wiley &Sons (1998) y P. Yeh, y C. Gu, Optics of Liquid Crystal Displays, New York, JohnWiley &Sons, (1999).

Se ha descubierto que las peliculas birrefringentes ultrafinas pueden fabricarse utilizando los metodos conocidos y las tecnologias para producir capas de retardo opticamente anisotropicas compuestas por sistemas LLC de colorantes organicos. En concreto, la fabricacion de finas capas cristalinas opticamente anisotropicas con base de disulfoacidos de mezclas cis- y trans-isomericas de di bencimiadozoles de acido naftalenotetracarboxilico ha sido descrito por P. Lazarev and M. Paukshto, Thin Crystal Film Retarders (en: Proceeding of the International Display Workshops, Materials and Components, Kobe, Japon, 29 de noviembre-1 de diciembre (2000), paginas 1159-1160).

Esta tecnologia hace posible controlar la direccion del eje cristalografico de una pelicula optica durante la aplicacion y cristalizacion de moleculas LC sobre un sustrato (por ejemplo en una placa de cristal). Las peliculas obtenidas tienen composiciones uniformes y una elevada ordenacion molecular yUo de cristal, que hace que sean materiales opticos utiles, en concreto, para los polarizadores y peliculas birrefringentes o retardantes (compensadores).

Con relacion a esto, Passrnann M et al: "Nematic ionomers as materials for the build-up of multilayers" [Ionomeros nematicos como materiales para la construccion de multicapas] de Macromolecular Chemistry and Physics, Wiley-Vch Verlag, Weinheim, DE, vol. 199, no. 2, 1 Febrero 1998 (1998-02-01), paginas 179-189 se refiere a una ruta sintetica para poliesteres semiflexibles que muestran fases vitrea, nematicas, isotropicas y tambien su funcionalizacion con grupos ionicos.

La WO 01U81991 se refiere a una pantalla de cristal liquido que incluye polarizadores de tipo O y tipo E.

La patente US 5578243 se refiere a una pelicula polimerica de cristal liquido como un elemento optico altamente funcional.

RESUMEN DE LA INVENCION

La presente invencion proporciona un compuesto organico de la formula estructural general I:

donde Core (Nucleo) es una unidad organica conjugada capaz de formar una macromolecula con forma de varilla, en donde las unidades organicas conjugadas son las mismas o en donde al menos una unidad organica conjugada es diferente de las otras; n es un numero de las unidades organicas conjugadas en la macromolecula con

5 forma de varilla, y pertenece a la gama de 10 a 100000; Gk es un conjunto de grupos laterales, ionogenos y k es un numero de grupos laterales en el conjunto Gk y es igual a 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, o 8; en donde al menos algunas unidades Core incluyen grupos laterales ionogenos para proporcionar solubilidad del compuesto organico o sus sales y dan rigidez a la macromolecula con forma de varilla; en donde el numero n proporciona una anisotropia que promueve el autoensamblaje de las macromoleculas en una solucion del compuesto organico o sus sales, formando un cristal liquido

10 liotropico; y en donde la solucion es capaz de formar una capa solida de retardo optico del tipo A positivo sustancialmente transparente a la radiacion electromagnetica en la gama espectral visible.

En un aspecto adicional, la presente invencion proporciona una pelicula optica que comprende un sustrato con superficies delanteras y traseras y al menos una capa solida de retardo optico en la superficie delantera del sustrato, en donde la capa solida de retardo optico incluye al menos un compuesto organico de la formula estructural general II

donde Core es una unidad organica conjugada capaz de formar una macromolecula con forma de varilla, n es un numero de unidades organicas conjugadas en la macromolecula con forma de varilla, Gk es un conjunto de grupos laterales ionogenos, k es un numero de grupos laterales en el conjunto Gk , X es un contraion seleccionado de una lista que incluye H+, NH(3-m) Rm+ (donde R es alquilo, m es 1, 2 o 3) Na+, K+, Li+, Cs+, Ba2+, Ca2+, Mg2+, Sr2+, Pb2+, Zn2+, La3+,

20 Ce3+, Y3+,YbJ+, Gdj+, Zr4+ y cualquier combinacion derivada de los mismos, U es el numero de contraiones; en donde los grupos laterales y el numero m proporcionan la solubilidad del compuesto organico y dan rigidez a la macromolecula con forma de varilla, el numero n proporciona una anisotropia molecular que promueve el autoensamblaje de las macromoleculas en una solucion del compuesto organico o sus sales, formando un cristal liquido liotropico; donde la capa solida de retardo optico es una capa uniaxial positiva de tipo A y es sustancialmente transparente a la radiacion

25 electromagnetica en la gama espectral visible.

En otro aspecto, la presente invencion proporciona un metodo de producir una pelicula optica, que incluye los pasos de

a) preparacion de una solucion de cristal liquido liotropico nematico de un compuesto organico de la formula estructural general I o una sal derivada

Donde Core (Nucleo) es una unidad organica conjugada capaz de formar una macromolecula con forma de varilla, n es un numero de unidades organicas conjugadas en la macromolecula con forma de varilla, Gk es un conjunto de grupos laterales ionogenos y k es un numero de los grupos laterales en el conjunto Gk; en donde los grupos laterales y el numero k proporcionan una solubilidad del compuesto organico y sus sales y dan rigidez a la macromolecula con forma de varilla y el numero n proporciona anisotropia molecular que promueve el autoensamblaje de macromoleculas en una solucion del compuesto organico o su sal, formando un cristal liquido liotropico;

b) aplicacion de una capa liquida de la solucion a un sustrato,

en donde la capa liquida es sustancialmente transparente a la radiacion electromagnetica en la gama espectral visible;

c) aplicacion de una accion de alineacion externa en dicha capa liquida; y

d) secado para formar una capa solida de retardo optico.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

La Figura 1 muestra la viscosidad reducida e inherente medida como una funcion de la concentracion de polimeros en una solucion acuosa;

La Figura 2 muestra una imagen microscopica polarizante de la textura de la solucion de cristal liquido liotropico de poli(2,2'-disulfonil-4,4,-bencidina tereftalamida) sintetizado en la forma de Cs (la concentracion es igual a 5,6wt%);

La Figura 3 muestra una imagen microscopica polarizante de la pelicula optica que incluye una capa solida de retardo optico producida con un metodo de recubrimiento con varilla Mayer y que incluye poli(2,2'-disulfonil-4,4'bencidina tereftalamida);

La Figura 4 muestra los espectros de indices refractores de la capa organica de retardo de poli(2,2'-disulfonil4,4'- bencidina tereftalamida) (solucion al 6,0%) en un sustrato de cristal;

La Figura 5 muestra una imagen microscopica polarizante de la textura de la solucion del cristal liquido liotropico del copolimero de poli(2,2'-disulfonil-4,4'-bencidina tereftalamida) y poli[imino(2-sulfo-1,4fenileno)iminocarbonil-1,4-fenilenocarbonil] sintetizado en la corma de Cs (la concentracion es aproximadamente del 4 wt%);

La Figura 6 muestra una imagen microscopica de una pelicula optica que incluye una a capa solida de retardo optico con un copolimero de poli(2,2'-disulfonil-4,4'- bencidina tereftalamida) y poli[imino(2-sulfo-1,4fenileno)iminocarbonil-1,4-fenilenocarbonil];

La Figura 7 muestra de forma esquematica la seccion transversal de una pelicula optica sobre un sustrato, que incluye ademas capas adhesivas y de proteccion;

La Figura 8 muestra de forma esquematica la seccion transversal de una pelicula optica cristalina con una capa reflectora adicional; y

La Figura 9 muestra de forma esquematica la seccion transversal de una pelicula optica con un reflector especular o difuso como el sustrato.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION

Una vez realizada la descripcion general de la presente invencion, puede obtenerse una comprension adicional por referencia a realizaciones preferentes especificas, las cuales se aportan el presente documento solo para fines de ilustracion y no estan concebidas para limitar el ambito de las reivindicaciones adjuntas.

Mas abajo se enumeran las definiciones de varios terminos utilizados en la descripcion y reivindicaciones de la presente intencion.

El termino "gama espectral visible" se refiere a una gama espectral con el limite inferior aproximadamente igual a 400 nm, y el limite superior aproximadamente igual a 750 nm.

El termino "capa de retardo" se refiere a una capa opticamente anisotropica que se caracteriza por tres indices principales de refraccion (nx, ny y nz), en donde dos direcciones principales para los indices de refraccion nx y ny pertenecen al plano xy coincidiendo con un plano de la capa de retardo y una direccion principal para el indice de refraccion (nz) coincide con la linea normal de la capa de retardo y en donde al menos dos indices de refraccion son diferentes.

El termino "capa de retardo opticamente anisotropica de tipo A positivo" se refiere a una capa optica uniaxial cuyos indices de refraccion nx, ny, y nz obedecen a la siguiente condicion en la gama espectral visible: nz = ny < nx.

Las definiciones mencionadas anteriormente son invariantes a la rotacion del sistema de coordinadas (del marco del laboratorio) alrededor del eje z vertical para todos los tipos de capas anisotropicas.

Tal y como aqui se emplea, una "superficie delantera" de un sustrato se refiera a una superficie frente al espectador. Una "superficie trasera" se refiere a la superficie opuesta de la superficie delantera.

En algunas realizaciones, se proporciona un compuesto organico de la formula estructural I:

En donde Core (Nucleo) es una unidad organica conjugada capaz de formar una macromolecula con forma de varilla, n es un numero de unidades organicas conjugadas en la macromolecula con forma de varilla, GK es un conjunto de grupos laterales ionogenos y k es una numero de grupos laterales en el conjunto Gk. El conjunto de grupos laterales ionogenos proporciona solubilidad del compuesto organico o sus sales y dan rigidez a la macromolecula con forma de varilla. El numero n proporciona una anisotropia molecular que promueve el autoensamblaje de macromoleculas en una solucion del compuesto organico o sus sales, formando un cristal liquido liotropico; La solucion es capaz de formar una capa solida de retardo de tipo A positivo sustancialmente transparente a la radiacion electromagnetica en la gama espectral visible.

En una realizacion del compuesto organico divulgado, el numero k es igual a 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, o 8 y el numero n pertenece a la gama de 10 a 100000. En otra realizacion del compuesto organico divulgado, bajo la velocidad incrementada de cizallamiento la viscosidad de la solucion se reduce a un valor en la gama de 10 a 200 mPa·s. En otra realizacion del compuesto organico divulgado, la macromolecula con forma de varilla es una cadena rigida principal polimerica, en donde las unidades organicas conjugadas son las mismas. En otra realizacion del compuesto organico divulgado, la macromolecula con forma de varilla es una cadena rigida principal copolimerica, en donde al menos una unidad organica conjugada es diferente a las otras. En una realizacion del compuesto organico divulgado, el numero k es superior a 1 y los grupos laterales ionogenos son los mismos. En otra realizacion del compuesto organico divulgado, el numero k es superior a 1 y al menos uno de esos grupos laterales es diferente a los otros. En otra realizacion del compuesto organico divulgado, al menos una unidad organica conjugada (Core) de la macromolecula con forma de varilla tiene la formula estructura general III:

En donde Coret y Core2 son componentes organicos conjugados, Z se selecciona de la lista que incluye -O- y -NR-, donde R es un sustituyente seleccionado de la lista que incluye hidrogeno, alquilos(C1-C4) lineales y ramificados, fenilo y fenilo sustituido, en donde los sustituyentes sobre el fenilo incluyen alquilos(C1-C4) lineales y ramificados. En una realizacion del compuesto organico divulgado, los componentes organicos conjugados Coret y Core2 incluyen grupos ionogenos G independientemente seleccionados de las estructuras que tienen la formula general 1 a 2 dadas en la Tabla 1 y pueden ser iguales o diferentes.

Tabla 1. Ejemplos de las formulas estructurales del Core1 y Core2 segun la presente invencion.

Los grupos laterales ionogenos G se seleccionan de la lista que incluye -COOH, -SO3H, y -H2PO3, k es igual a 0, 1 o 2, p es igual a 1, 2 o 3.

En otra realizacion de la presente invencion, el compuesto organico divulgado incluye un compuesto organico 10 que se selecciona de las estructuras 3-7 mostradas en la Tabla 2.

Tabla 2. Ejemplo de las formulas estructurales de los compuestos organicos segun la presente invencion.

En otra realizacion de la presente invencion, el compuesto organico divulgado incluye ademas grupos laterales adicionales seleccionados independientemente de la lista que incluye alquilo(C1-C20), alquenilo(C2-C20) y alquinilo(C2-C20) lineales y ramificados. En otra realizacion del compuesto organico divulgado, al menos uno de los grupos laterales

5 adicionales se conecta con el Core a traves de un grupo puente A. En esta realizacion del compuesto organico divulgado, el grupo puente A se selecciona de la lista que incluye -C(O)-, -C(O)O-, -C(O)-NH-, -(SO2)NH-, -O-, -CH2O-, -NH-, >N- y cualquier combinacion derivada.

En aun otra realizacion del compuesto organico divulgado, la sal se selecciona de la lista que incluye sales de metales alcalinos y sal de amonio.

10 En algunas realizaciones, se proporciona una pelicula optica. La pelicula optica incluye un sustrato que tiene superficies delantera y trasera. Al menos una capa solida de retardo optico se proporciona en la superficie delantera del sustrato. La capa solida de retardo incluye al menos un compuesto organico de la formula estructural general II:

donde Core es una unidad organica conjugada capaz de formar una macromolecula con forma de una varilla, n es un numero de las unidades organicas conjugadas en la macromolecula con forma de varilla, Gk es un conjunto de grupos laterales ionogenos, k es un numero de grupos laterales en el conjunto Gk , X es un contraion seleccionado de la lista que incluye H+, NH(3-m) Rm+ (donde R es alquilo, m es 1, 2 o 3) Na+, K+, Li+, Cs+, Ba2+, Ca2+, Mg2+, Sr2+, Pb2+, Zn2+, La3+, Ce3+, Y3+, Yb3+, Gd3+, Zr4+ y cualquier combinacion de los mismos, t es el numero de contraiones. Los grupos laterales y el numero k proporcionan solubilidad del compuesto organico y dan rigidez a la macromolecula con forma de varilla. El numero n proporciona una anisotropia molecular que promueve el autoensamblaje de macromoleculas en una solucion del compuesto organico o sus sales, formando un cristal liquido liotropico; La capa solida de retardo optico es una capa uniaxial positiva de tipo A y es sustancialmente transparente a la radiacion electromagnetica en la gama espectral visible.

En una realizacion de la pelicula optica divulgada, el numero k es igual a 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, o 8 y el numero n pertenece a la gama de 10 a 100000. En otra realizacion de la pelicula optica divulgada, bajo la velocidad de cizallamiento incrementada la viscosidad de la solucion se reduce hasta un valor en la gama de 10 a 200 mPa·s. En otra realizacion de la pelicula optica divulgada, la macromolecula con forma de varilla es una cadena rigida principal polimerica, en donde las unidades organicas conjugadas son las mismas. En otra realizacion de la pelicula optica divulgada, la macromolecula con forma de varilla es una cadena rigida principal copolimerica, en donde al menos una unidad organica conjugada es diferente a las otras. En una realizacion de la pelicula optica divulgada, el numero k es superior a 1, y los grupos laterales ionogenos son los mismos. En otra realizacion de la pelicula optica divulgada, el numero k es superior a 1, y al menos un grupo lateral ionogeno es distinto a los otros. En aun otra realizacion de la pelicula optica divulgada, al menos una unidad organica conjugada (Core) de la macromolecula con forma de varilla tiene la formula estructural general III:

En donde Coret y Core2 son componentes organicos conjugados, Z se selecciona de la lista que incluye -O- y -NR-, en donde R es un sustituyente seleccionado de la lista que incluye hidrogeno, alquilos (C1-C4) lineales y ramificados, fenilo y fenilo sustituido, en donde los sustituyentes sobre el fenilo incluyen alquilos (C1-C4) lineales y ramificados. En otra realizacion de la pelicula optica divulgada, los componentes organicos conjugados Coret y Core2 incluyen grupos ionogenos G independientemente seleccionados de las estructuras que tienen la formula general de 1 a 2 mostradas en la Tabla 1 y pueden ser iguales o diferentes.

Los grupos laterales G ionogenos se seleccionan de la lista que incluye -COOH, -SO3H, y -H2PO3, k es igual a 0, 1 o 2, p es igual a 1, 2 o 3. En otra realizacion de la presente invencion, la pelicula optica divulgada incluye un compuesto organico que se selecciona de las estructuras 3-7 mostradas en la Tabla 2. En otra realizacion mas de la pelicula optica divulgada, el compuesto organico incluye ademas grupos laterales adicionales independientemente seleccionados de la lista que incluye alquilos(C1-C20), alquenilos(C2-C20) y alquinilos (C2-C20)lineales y ramificados. En esta realizacion de la pelicula organica divulgada, al menos uno de los grupos laterales adicionales se conecta con el Core a traves de un grupo puente A. El grupo puente A puede seleccionarse de la lista que incluye -C(O)-, -C(O)O-, -C(O)-NH-, -(SO2)NH-, -O-, -CH2O-, -NH-, >N- y cualquier combinacion derivada. En otra realizacion de la pelicula optica divulgada, la sal se selecciona de la lista que incluye sales de metales alcalinos y sal de amonio. En una realizacion de la presente invencion, la pelicula optica divulgada comprende ademas compuestos inorganicos que se seleccionan de la lista que incluye hidroxidos y sales de metales alcalinos. En otra realizacion de la pelicula optica divulgada, la capa de retardo solida es por lo general una capa uniaxial de retardo que posee dos indices de refraccion (nx y ny) que corresponden a dos direcciones mutuamente perpendiculares en el plano de la superficie delantera del sustrato y un indice de refraccion (n)) en la direccion normal a la superficie delantera del sustrato y en donde los indices de refraccion obedecen a la siguiente condicion: nz = ny < nx, en donde x es la direccion del recubrimiento.

El sustrato es preferentemente transparente a la radiacion electromagnetica en la gama espectral visible. El sustrato puede incluir un polimero, por ejemplo PET (politereftalato de etileno). En realizaciones alternativas de la

5 pelicula optica divulgada, el sustrato incluye un cristal. En una realizacion de la pelicula optica divulgada, el coeficiente de transmision del sustrato no supera el 2% en ninguna longitud de onda en la gama espectral visible de UV. En otra realizacion de la pelicula optica, el coeficiente de transmision del sustrato en la gama espectral visible no es superior al 90%.

En aun otra realizacion posible de la pelicula optica divulgada, la superficie trasera del sustrato se cubre con un 10 recubrimiento adicional antirreflectante o antideslumbramiento. En otra realizacion de la invencion divulgada, la superficie trasera del sustrato contiene, ademas, una capa reflectante.

La invencion divulgada tambien proporciona una pelicula optica que incluye ademas una capa adicional adhesiva opticamente transparente situada en la capa reflectante. Los adhesivos acrilicos opticamente transparentes pueden utilizarse como material adhesivo.

15 En otra realizacion de la invencion, la pelicula optica incluye ademas una capa adicional adhesiva transparente situada en la parte superior de la pelicula optica. Los coeficientes de transmision de la capa adhesiva no superan el 2% en ninguna longitud de onda en la gama de 100-400. La capa adhesiva podria ser isotropica o anisotropica.

En una realizacion de la invencion divulgada, la pelicula optica incluye ademas un recubrimiento protector formado sobre la capa adhesiva transparente.

20 En algunas realizaciones de la pelicula optica, el sustrato es un reflector especular o de difusion. En otra realizacion de la pelicula optica, el sustrato es un polarizador reflector. En otra realizacion mas, la pelicula optica incluye ademas una capa de planarizacion depositada en la superficie delantera del sustrato. En otra realizacion de la invencion, la pelicula optica incluye ademas una capa adicional adhesiva transparente situada en la parte superior de la pelicula organica. En otra realizacion posible de la invencion, la pelicula optica incluye ademas una capa adicional adhesiva

25 transparente situada en la parte superior de la pelicula optica. En una realizacion de la invencion divulgada, la pelicula optica incluye ademas un recubrimiento protector formado sobre la capa adhesiva transparente.

En las realizaciones de la pelicula optica divulgada en donde la capa adhesiva esta presente, el coeficiente de transmision de la capa adhesiva no supera el 2% en ninguna longitud de onda en la gama espectral de UV. En otra realizacion de la pelicula optica divulgada, el coeficiente de transmision de la capa adhesiva en la gama espectral visible

30 no es inferior al 90%. En un aspecto, se proporciona un metodo de producir una pelicula optica. El metodo incluye los siguientes pasos:

a) preparacion una solucion de cristal liquido liotropico nematico de un compuesto organico de la formula estructural general I o una sal derivada

35 Donde Core es una unidad organica conjugada capaz de formar una macromolecula con forma de varilla, n es un numero de unidades organicas conjugadas en la macromolecula con forma de varilla, Gk es un conjunto de grupos laterales ionogenos y k es un numero de los grupos laterales en el conjunto Gk, en donde los grupos laterales y el numero k proporcionan una solubilidad del compuesto organico y sus sales y dan rigidez a la macromolecula con forma de varilla y el numero n proporciona anisotropia molecular que promueve el autoensamblaje de macromoleculas en una

40 solucion del compuesto organico o su sal, formando un cristal liquido liotropico;

b) Aplicacion de una capa liquida de la solucion en un sustrato, en donde la capa liquida es sustancialmente transparente a la radiacion electromagnetica en la gama espectral visible;

c) Aplicacion de una accion de alineacion externa en la capa liquida; y

d) Secado para formar una capa solida de retardo.

En una realizacion del metodo divulgado, el numero k es igual a 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, o 8 y el numero n pertenecen a la gama de 10 a 100000. En otra realizacion del metodo divulgado, bajo la velocidad de cizallamiento incrementada la viscosidad de la solucion se reduce hasta un valor en la gama de 10 a 200 mPa·s. En otra realizacion de la pelicula optica divulgada, el paso de la alineacion se realiza simultaneamente con el paso de la aplicacion de la capa liquida al sustrato. En otra realizacion del metodo divulgado, la macromolecula con forma de varilla es una cadena rigida principal polimerica, en donde las unidades conjugadas son las mismas. En otra realizacion del metodo divulgado, la macromolecula con forma de varilla es una cadena rigida principal copolimerica, en donde al menos una unidad organica conjugada es diferente a las otras. En una realizacion del metodo divulgado, el numero k es superior a 1, y los grupos laterales ionogenos son los mismos. En otra realizacion del metodo divulgado, el numero k es superior a 1, y al menos uno de esos grupos laterales es distinto a los otros. En otra realizacion del metodo divulgado, al menos una unidad organica conjugada (Core) de la macromolecula con forma de varilla tiene la formula estructural general III:

En donde Coret y Core2 son componentes organicos conjugados, Z se selecciona de la lista que incluye -O- y -NR-, en donde R es un sustituyente seleccionado de la lista que incluye hidrogeno, alquilos (C1-C4) lineales y ramificados, fenilo y fenilo sustituido, en donde los sustituyentes sobre el fenilo incluyen alquilos (C1-C4) lineales y ramificados. En una realizacion del metodo divulgado, los componentes organicos conjugados Coret y Core2 incluyen grupos ionogenos G independientemente seleccionados de las estructuras que tienen la formula general 1 a 2 mostradas en la Tabla 1 y pueden ser los mismos o diferentes.

Los grupos laterales ionogenos G se seleccionan de la lista incluyendo -COOH, -SO3H, y -H2PO3, k es igual a 0, 1 o 2, p es igual a 1, 2 o 3. En otra realizacion de la presente invencion, el metodo divulgado utiliza un compuesto organico que tiene la estructura seleccionada de las estructuras 3-7 mostradas en la Tabla 2. En una realizacion del metodo divulgado, la capa liquida incluye ademas un solvente seleccionado de la lista que incluye agua, solvente miscible con agua y cualquier combinacion de las mismas. En otra realizacion del metodo divulgado, el compuesto organico incluye ademas los grupos laterales adicionales. Estos grupos laterales adicionales se seleccionan independientemente de la lista que incluye el alquilo(C1-C20), alquenilo(C2-C20) y alquinilo(C2-C20). En esta realizacion del metodo divulgado, al menos uno de los grupos laterales ionogenos se conecta con el Core a traves de un grupo puente A. El grupo puente A puede seleccionarse de la lista que incluye -C(O)-, -C(O)O-, -C(O)-NH-, -(SO2)NH-, -O-, -CH2O-, -NH-, >N- y cualquier combinacion derivada. En otra realizacion del metodo divulgado, el solvente organico se selecciona de la lista que incluye cetonas, acidos carboxilicos, hidrocarburos, ciclohidrocarburos, hidrocarburos clorados, alcoholes, eteres, esteres y cualquier combinacion de los mismos. En una realizacion preferente del metodo divulgado, el solvente organico se selecciona de la lista que incluye acetona, xileno, tolueno, etanol, metilciclohexano, acetato de etilo, eter dietilico, octano, cloroformo, cloruro de metileno, dicloroetano, tricloroetileno, tetracloroetileno, tetracloruro de carbono, 1,4-dioxano, tetrahidrofurano, piridina, trietilamina, nitrometano, acetonitrilo, dimetilformamida, dimetulsulfoxido y cualquiera combinacion de los mismos. En otra realizacion de la presente invencion, la solucion divulgada es una solucion liotropica de cristal liquido. En otra realizacion de la presente invencion, la solucion es una solucion isotropica. En una realizacion del metodo divulgado, la sal se selecciona de la lista que incluye sales de metales alcalinos y sal de amonio. En el metodo divulgado, el cristal liquido liotropico puede incluir ademas compuestos inorganicos que se seleccionan de la lista que incluye hidroxidos y sales de metales alcalinos. En otra realizacion del metodo divulgado, el sustrato esta hecho de un material seleccionado de la lista que incluye un polimero y un cristal. En la presente invencion, el metodo divulgado puede incluir ademas una fase de tratamiento posterior con una solucion de una sal inorganica soluble acuosa con un cation seleccionado de la lista que incluye H+, Ba2+, Pb2+, Ca2+, Mg2+, Sr2+, La3+, Zn2+, Zr4+, Ce3+, Y3+, Yb3+, Gd3+ y cualquier combinacion de los mismos. En una realizacion del metodo divulgado, la aplicacion de la capa liquida a la fase de sustrato y la fase de tratamiento posterior se llevan a cabo de manera simultanea. En otra realizacion del metodo divulgado, los pasos de secado y de tratamiento posterior se llevan a cabo de forma simultanea. En otra realizacion del metodo divulgado, la fase de tratamiento posterior se lleva a cabo despues del secado. En otra realizacion del metodo divulgado, la accion de la alineacion en la capa liquida depositada se realiza con el uso de un equipo seleccionado de la lista que incluye una varilla Mayer, ranura de boca ancha, extrusion, extrusion, recubrimiento por rodillo, cortina de esmaltado, recubrimiento por cuchillo y moldeado. En una realizacion del metodo divulgado, la accion de la alineacion externa sobre la capa depositada se realiza con el uso de una traslacion mecanica sobre la capa de al menos una herramienta de alienacion y la distancia de la superficie del sustrato al borde o el plano de la herramienta de alineacion se establece para obtener el grosor deseado de la capa de retardo. En este metodo, la herramienta de alineacion puede calentarse. En otra realizacion del metodo divulgado, la fase de secado se ejecuta en corriente de aire yUo temperatura elevada. En aun otra realizacion de la presente invencion, el metodo divulgado incluye ademas un paso de tratamiento previo antes de la aplicacion sobre el sustrato. Esta fase de tratamiento previo puede incluir el paso de crear la superficie del sustrato hidrofilico. En otra realizacion de este metodo, el tratamiento previo incluye ademas la aplicacion de una capa de planarizacion. En otra realizacion del metodo divulgado, la secuencia de los pasos tecnologicos se repiten dos o mas veces y la solucion utilizada en la fabricacion de capa solida de retardo posterior es o bien la misma o bien diferente de las utilizadas en el ciclo anterior.

Para que la invencion se entienda mas facilmente, se hace referencia a los siguientes ejemplos, que estan concebidos para ser ilustrativos de la invencion, pero no estan concebidos para limitar el ambito.

EJEMPLOS

Ejemplo 1

Este ejemplo describe la sintesis de sal de cesio poli(2,2'-disulfo-4,4'- bencidina tereftalamida) (estructura 3 en la Tabla 2).

1,377 g (0,004 mol) de acido 4,4'-diaminobifenil-2,2'disulfonico se mezclo con 1,2 g (0,008 mol) de CSOH y 40 ml de agua y se removio con agitador dispersante hasta la disolucion. 0,672 g (0,008 mol) de bicarbonato sodico se afadio a la solucion y se removio. Mientras se remueve la solucion obtenida a alta velocidad (2500 rpm) la solucion de 0,812g (0,004 mol) de dicloruro de tereftalolilo en tolueno seco (15 mL) se afadio gradualmente en 5 minutos. El removido continuo durante 5 minutos mas y se formo la emulsion blanca viscosa. Luego, la emulsion se diluyo con 40 ml de agua y la velocidad de removido se redujo a 100 rpm. Una vez homogeneizada la masa de reaccion el polimero se precipito afadiendo 250 ml de acetona. El sedimento fibroso se filtro y se seco.

El analisis de la cromatografia de filtracion por gel (CEM) de la muestra se realizo con el cromatografo Hewlett-Packard 1050 con detector de diodos en fila (A=230nm), utilizando Varian GPC software Cirrus 3.2 y TOSOH Bioscience TSKgel G5000 PWxl columna y tampon fosfato 0,2 M (pH = 7) como la fase movil. Se utilizo sal sodica Poli(acido parastirenosulfonico) como CEM estandar. El peso molecular promedio en numero Mn, el peso molecular promedio Mw, y la polidispersidad P resultaron ser 3,9xl05, 1,7x106, y 4,4 respectivamente.

Ejemplo 2

Este ejemplo describe la sintesis de poli(2,2,-disulfo-4,4,- bencidina sulfotereftalamida) (estructure # 4 en la Tabla 2).

10 g (40 mmol) de acido sulfotereftalico-2, 27,5 g (88,7 mmol) of trifenilfosfina, 20 g de LiCl and 50 ml de piridina se disolvieron en 200 ml de NMP en un matraz de cuello triple de 500 ml. La mezcla se removio a 400 C durante 15 min y luego se afadieron 13,77 g (40 mmol) de acido 4,4 '-diaminobifenil-2,2'disulfonico. La mezcla de la reaccion se removio a 1150 C durante 3 horas. Se afadio 1 L de metanol a la solucion viscosa, el precipitado amarillo formado se filtro y se lavo secuencialmente con metanol (500 ml) y eter de dietilo (500 ml). El solido amarillento se seco al vacio a 800 C durante la noche. El analisis del peso molecular de la muestra mediante CEM se realizo tal y como se describe en el Ejemplo 1.

Ejemplo 3

Este ejemplo describe la sintesis de poli(para-fenileno sulfotereftalamida) (estructura # 5 en Tabla 2).

10 g (40 mmol) de acido sulftotereftalico-2, 27,5 g (88,7 mmol) de trifenilfosfina, 20 g de LiCl y 50 ml de piridina se disolvieron en 200 ml de NMP en un matraz de cuello triple de 500 ml. La mezcla se removio a 400 C durante 15 min y luego se afadieron 4,35 g (40 mmol) de 1,4-fenilenediamina. La mezcla de la reaccion se removio a 1150 C durante 3 horas. Se afadio 1 L de metanol a la solucion viscosa, el precipitado amarillo formado se filtro y se lavo secuencialmente con metanol (500 ml) y eter de dietilo (500 ml). El solido amarillento se seco al vacio a 800 C durante la noche. El analisis del peso molecular de la muestra mediante CEM se realizo tal y como se describe en el Ejemplo 1.

Ejemplo 4

Este ejemplo describe la sintesis de poli(2-sulfo-1,4-fenileno sulfotereftalamida) (estructura # 6 en la Tabla 2).

10 g (40 mmol) de acido sulfotereftalico-2, 27,5 g (88,7 mmol) de fosfuro trifenilico, 20 g de LiCl y 50 ml de piridina se disolvieron en 200 ml de NMP en un matraz de cuello triple de 500 ml. La mezcla se removio a 400 C durante 15 min y luego se afadieron 7.52g (40 mmol) de 2-sulfo-l,4-fenilenediaminas. La mezcla de la reaccion se removio a 1150 C durante 3 horas. Se afadio 1 L de metanol a la solucion viscosa, el precipitado amarillo formado se filtro y se lavo secuencialmente con metanol (500 ml) y eter dietilico (500 ml). El solido amarillento se seco al vacio a 800 C durante la noche. El analisis del peso molecular de la muestra mediante GPC se realizo tal y como se describe en el Ejemplo 1.

Ejemplo 5

Este ejemplo describe la sintesis de sal de cesio poli(2,2,-disulfo-4,4'-bencidina naftaleno-2,6-dicarboxamida) (estructura # 7 en la Tabla 2).

0,344 g (0,001 mol) de acido 4,4'-diaminobifenil-2,2disulfonico se mezclo con 0,3 g (0,002 mol) de CsOH y 10 ml de agua y se removio con un removedor dispersante hasta la disolucion. 0,168 g (0,002 mol) de bicarbonato sodico se afadio a la solucion y se removio. Mientras se remueve la solucion obtenida a alta velocidad (2500 rpm) la solucion de 0,203 g (0,0001 mol) de dicloruro de tereftaloil en tolueno seco (4 mL) se afadio gradualmente en 5 minutos. El removido continuo durante 5 minutos mas y se formo la emulsion blanca viscosa. Luego, la emulsion se diluyo con 10 ml de agua y la velocidad de removido se redujo a 100 rpm. Una vez homogeneizada la masa de reaccion el polimero se precipito afadiendo 60 ml de acetona. El sedimento fibroso se filtro y se seco. El analisis del peso molecular de la muestra mediante CEM se realizo tal y como se describe en el Ejemplo 1.

Ejemplo 6

Este ejemplo describe la preparacion de la pelicula optica organica utilizando una solucion liotropica de cristal liquido. El polimero poli(2,2'-disulfonil-4,4'- bencidina tereftalamida) (formula estructural # 3 en la Tabla 2) se sintetizo tal y como se describe en el Ejemplo 1. El polimero se sintetizo en una forma Cs. La viscosidad reducida e inherente se midio como una funcion de la concentracion de polimeros en una solucion acuosa que contenia 0,1N NaCl (las mediciones se realizaron a 250 C) (ver Figura 1). La viscosidad intrinseca resulto ser igual a 5,1 dlUg. Dicho valor indica un peso molecular relativamente alto del producto junto con un autoensamblaje en la solucion acuosa a una concentracion baja (ver Figura 2): concentracion de la transicion de fase C = 4,5 wt %. La solucion liotropica de cristal liquido se preparo segun el siguiente procedimiento: Se preparo una solucion de agua al 1%, se filtro de mezclas mecanicas, y se concentro a aproximadamente 5,6 wt% por medio de evaporacion.

Se prepararon los portaobjetos del microscopio Fisherbrand para el recubrimiento por medio de un tratamiento en una solucion de NaOH al 10% durante 30 min, enjuagando con agua desionizada y secando con un chorro de aire con la ayuda de un compresor. La solucion obtenida se aplico a una temperatura de 230 C y una humedad relativa del 50% en la superficie del portaobjetos con una varilla Mayer del numero 4 movida a una velocidad lineal de 100 mmUs. La capa liquida de la solucion se seco a la misma humedad y temperatura. La pelicula optica formada incluia una capa de solida de retardo de un grosor aproximado de 180 nm que se muestra en la Figura 3. La x es la direccion del recubrimiento.

Para determinar las caracteristicas opticas de la capa solida de retardo, la transmision optica y los espectros de reflejo se midieron en un tramo de longitud de onda de aproximadamente 400 a aproximadamente 700 nm utilizando un espectrofotometro Cary 500 Scan. La transmision optica de la capa solida de retardo se midio utilizando halos de luz linealmente polarizados paralelos y perpendiculares a la direccion de recubrimiento (Tpar y Tper, respectivamente), propagandose en la direccion perpendicular al plano de la capa de retardo. El reflejo optico se midio utilizando la luz polarizada en S propagandose a un angulo de 12 grados a la normal del plano de la capa de retardo y polarizada paralela y perpendicular a la direccion de recubrimiento (Rpar y Rper, respectivamente). El retardo de la fase de las muestras se midio en angulos incidentales de 0, 30, 45 y 60 grados utilizando el polarimetro Axometrics Mueller Matrix. Los datos obtenidos se utilizaron para calcular los indices de refraccion (nx, ny, y nz) presentados en la Figura 4. La capa solida de retardo obtenida fue anisotropica en el plano (nx=1,83, ny=1,55, nz=1,55 en una longitud de onda A = 550 nm).

Ejemplo 7

Este ejemplo describe la preparacion de la pelicula optica organica utilizando una solucion liotropica de cristal liquido. El copolimero que incluye aproximadamente el 70% de poli(2,2'-disulfonil-4,4'-bencidina tereftalamida) (formula estructural # 3 en la Tabla 2) y aproximadamente el 30% de poli(para-fenileno sulfotereftalamida) (formula estructural # 5 en la Tabla 2) se sintetizo tal y como se describe en el Ejemplo 3. El polimero se sintetizo en la forma Cs. La solucion liotropica de cristal liquido (Figura 5) se preparo segun el siguiente procedimiento: se preparo una solucion al agua del 1%, se filtro para deshacerse de mezclas mecanicas y se concentro al 4wt% mediante la evaporacion.

Se prepararon los portaobjetos del microscopio Fisherbrand para el recubrimiento por medio de un tratamiento en una solucion de NaOH al 10% durante 30 min, enjuagando con agua desionizada y secando con un chorro de aire con la ayuda de un compresor. La solucion obtenida se aplico a una temperatura de 230 C y una humedad relativa del 50% en la superficie de la placa de cristal con una varilla Mayer del numero 4 movida a una velocidad lineal de 100 mmUs. La capa liquida de la solucion se seco a la misma humedad y temperatura. La pelicula optica creada que incluia la capa solida de retardo con un grosor aproximado de 150 nm se caracterizo opticamente utilizando el mismo procedimiento que se describe en el Ejemplo 1. La capa solida de retardo obtenida (Figura 6) fue anisotropica en el plano (nx=l,85, ny=l,55, nz=l,55 a una longitud de onda de A = 550 nm). La x es una direccion de recubrimiento.

Ejemplo 8

La Figura 7 muestra la seccion cruzada de una pelicula optica formada en el sustrato 1. La pelicula contiene una capa solida de retardo optico 2, una capa adhesiva 3, y una capa protectora 4. La capa solida de retardo puede fabricarse utilizando los metodos descritos en el Ejemplo 1. La capa polimerica 4 protege la pelicula optica de los dafos en el curso de su transporte.

Esta pelicula optica es un semiproducto, que puede utilizarse como un retardador externo en LCDs, por ejemplo. Con la eliminacion de la capa de proteccion 4, la pelicula optica remanente se aplica en un cristal LCD con una capa adhesiva 3.

Ejemplo 9

5 Con la pelicula optica descrita anteriormente aplicada a la superficie delantera de un dispositivo electrooptico o una LCD, una capa reflectante adicional 6 puede formarse en el sustrato (Figura 8). La capa reflectante puede obtenerse, por ejemplo, depositando una pelicula de aluminio.

Ejemplo 10

En este ejemplo, la capa solida de retardo 2 se aplica en el reflector semitransparente difuso o especular 6 que 10 sirve como un sustrato (Figura 9). La capa reflectante 6 puede cubrirse con la capa de planarizacion 7 (opcional). El poliuretano o un polimero acrilico o cualquier otro material pueden utilizarse para crear esta capa de planarizacion.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un compuesto organico de la formula estructural general I:

Donde el Core (Nucleo) es una unidad organica conjugada capaz de formar una macromolecula con forma de 5 varilla, en donde las unidades organicas conjugadas son las mismas o en donde al menos una unidad organica conjugada es diferente a las otras;

n es un numero de unidades organicas conjugadas en la macromolecula con forma de varilla y pertenece a la gama de de 10 a 100000;

Gk es un conjunto de grupos laterales ionogenos, y

10 k es un numero de grupos laterales en el conjunto Gk y es igual a 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, o 8;

en donde al menos algunas de las unidades Core incluyen grupos laterales ionogenos de manera que proporcionan solubilidad del compuesto organico o sus sales y dan rigidez a la macromolecula con forma de varilla;

en donde el numero n proporciona una anisotropia molecular que promueve el autoensamblaje de macromoleculas en una solucion del compuesto organico o sus sales, formando un cristal liquido liotropico;

15 y en donde la solucion sea capaz de formar una capa solida de retardo optico de tipo A positivo sustancialmente transparente a la radiacion electromagnetica en la gama espectral visible.
2. Un compuesto organico segun la Reivindicacion 1, en donde la macromolecula con forma de varilla es una cadena rigida principal polimerica o es una cadena rigida principal copolimerica.
3. Un compuesto organico segun cualquiera de las Reivindicaciones de 1 a 2 en donde el numero k es

20 superior a 1 y los grupos laterales ionogenos son los mismos o al menos uno de dichos grupos laterales es diferente a los otros.
4. Un compuesto organico segun cualquiera de las Reivindicaciones de la 1 a la 3, en donde al menos una unidad organica conjugada (Core) de la macromolecula con forma de varilla tiene la formula estructural general III:

En donde Coret y Core2 son componentes organicos conjugados, Z se selecciona de la lista que incluye -Oy -NR-, en donde R es un sustituto seleccionado de la lista que incluye hidrogeno, alquilos(C1-C4) lineales y ramificados, fenilo y fenilo sustituido, en donde los sustituyentes del fenilo incluyen alquilos (C1-C4) lineales y ramificados en donde Core1 y Core2, que incluyen grupos ionogenos G son iguales o diferentes y se eligen independientemente de las estructuras con la formula general de 1 a 2::

En donde los grupos laterales ionogenos G se seleccionan de la lista que incluye -COOH, -SO3H, y -H2PO3, k es igual a 0, 1 o 2, p es igual a 1, 2 o 3.
5. Un compuesto organico segun cualquiera de las Reivindicaciones de 1 a 4, que se selecciona de las estructuras 3-7:
6.

Un compuesto organico segun cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 4, que incluye ademas grupos laterales adicionales seleccionados independientemente de la lista que incluye alquilo (C1-C20), alquelino (C2-C20), y alquinilo (C2-C20), lineal y ramificado, en donde al menos uno de los grupos laterales adicionales esta conectado con el Core mediante un grupo puente A, y en donde el grupo puente A se selecciona de la lista que incluye -C(O)-, -C(O)O-, -C(0)-NH-, -(SO2)NH-, -O-,-CH2O-, -NH-, >N- y cualquier combinacion de los mismos.
7.

Un compuesto organico segun cualquiera de las Reivindicaciones de 1 a 6 en donde la sal del compuesto organico se selecciona de la lista que incluye sal de los metales alcalinos y sal de amonio.
8. Una pelicula optica incluye: Un sustrato que tiene superficies traseras y delanteras, y Al menos una capa solida de retardo optico en la superficie delantera del sustrato, en donde la capa solida de retardo optico incluye al menos un compuesto organico segun cualquier

reivindicacion anterior

ademas, incluye un grupo Xt, en donde X es un contra-ion seleccionado de una lista que incluye H+, NH(3-.m) Rm+ (en donde R es alquilo, m es 1, 2 o 3) Na+, K+, Li+, Cs+, Ba2+, Ca2+, Mg2+, Sr2+, Pb2+, Zn2+, La3+, Ce3+, Y3+, Yb3+, Gd3+,

Zr4+ y cualquier combinacion derivada, y

t es el numero de contraiones.

en donde la capa solida de retardo optico es una capa uniaxial positiva de tipo A y es sustancialmente

transparente a la radiacion electromagnetica en la gama espectral visible.
9.

Una pelicula optica segun la Reivindicacion 8, que ademas incluye compuestos que se seleccionan de la lista que incluyen hidroxidos y sales de metales alcalinos.
10.

Una pelicula optica segun cualquiera de las Reivindicaciones de 8 a 9 en donde el material del sustrato se selecciona de la lista que incluye un polimero y un cristal.
11. Un metodo para producir una pelicula optica que incluye los pasos de: a) Preparacion una solucion de cristal liquido liotropico nematico de un compuesto organico de la formula

estructural general I o una sal derivada, segun cualquiera de las Reivindicaciones de 1 a 7

b) Aplicacion de una capa liquida de la solucion a un sustrato,

en donde la capa liquida es sustancialmente transparente a la radiacion electromagnetica en la gama espectral

visible; c) Aplicacion de una accion de alineacion externa en dicha capa liquida; y d) Secado para formar una capa solida de retardo optico
12.

Un metodo segun la Reivindicacion 11, en donde bajo la velocidad de cizallamiento incrementada la viscosidad de la solucion disminuye a un valor en la gama de 10 a 200 mPa·s.
13.

Un metodo segun cualquiera de las Reivindicaciones de 11 a 12, que incluye ademas compuestos que se seleccionan de la lista que incluye hidroxidos y sales de metales alcalinos.
14.

Un metodo segun cualquiera de las Reivindicaciones de 11 a 13 en donde el sustrato se selecciona de la lista que incluye un polimero y un cristal.
15.

Un metodo segun cualquiera de las Reivindicaciones de 11 a 14, que comprende ademas una fase de post-tratamiento con una solucion de cualquier sal inorganica acuosa soluble con un cation seleccionado de la lista que comprende H+, Ba2+, Pb2+, Ca2+, Mg2+, Sr2+, La3+, Zn2+, Zr4+, Ce3+, Y3+, Yb3+, GDJ3+ y cualquier combinacion de estos.
16.

Un metodo segun cualquiera de las Reivindicaciones de 11 a 15 en donde la accion de alineacion en una capa liquida depositada se realiza con el uso de un equipo seleccionado de la lista que incluye una varilla Mayer, boquilla de ranura ancha, extrusion, recubrimiento por rodillo, recubrimiento con cuchillo y moldeado.

Concentrac in, g /l FIGURA 1

FIGURA 2

FIGURA 3

Longitud de onda, nm

FIGURA 4FIGURA 5

FIGURA 6 FIGURA 7

FIGURA 8 FIGURA 9