KR100508194B1 - 보상기,액정표시장치,리타데이션호일및리타데이션호일제조방법 - Google Patents
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Abstract
경사진 광 주축을 갖는 리타데이션 호일과, 추가로 제 2의 광학적 활성층을 포함하는 (예컨대 액정 디스플레이 장치용) 보상기는 리타데이션 호일과 제 2 층을 투명 지지부의 다른 측면상들에 제공함으로써 간단하게 제조될 수 있다.
Description
본 발명은 리타데이션 호일(retardation foil)을 포함하는 보상기(compensator)에 관한 것으로서, 상기 리타데이션 호일의 적어도 하나의 광 주축(optical main axis)이 상기 리타데이션 호일의 표면의 법선에 대해 경사져 있다.
경사진 광 주축이란 본원 명세서에서 광 주축이 리타데이션 호일의 표면에 대한 법선과 각도 α (0° < α < 90° )를 이룬다는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명은 그러한 보상기 및 리타데이션 호일을 포함하는 액정 디스플레이 장치 이외에도 리타데이션 호일을 제조하는 방법에 관한 것이다.
리타데이션 호일은 본원 명세서에서 자기 지지(self-supporting)할 수도 있거나 지지되지 않을 수도 있고 복굴절 재료로 이루어진 층이나, 광 보상 또는 지연 효과를 갖는 층(광학적 이방성 층)을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 복굴절의 경우, 굴절율은 전계 벡터의 방향의 함수로서 변하는데, 이 방향은 광선(light ray)과 연관된 것이다. 복굴절 재료는 단지 하나의 축을 갖는데, 그 전계 벡터가 이 축을 따라 연장되는 광선은 특별한 굴절율 ne로 굴절된다. 상기 축은 또한 그 재료의 광 주축이라고도 불려진다. 그 전계 벡터가 이 축에 수직으로 연장되는 광선들의 경우에 있어서, 복굴절율은 모든 방향들에서 동일할 것이다(보통 굴절율 no). 이 축에 대해 직각에서, 굴절율이 변하면, 그 재료는 2축 재료라고 불려진다. 본 출원에서, "층(호일)의 광 주축"이란 그 층(호일)의 두께를 가로지르는 평균 광 주축을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 재료의 종류 및 층의 구조에 따라, 재료의 광 주축은 예컨대 그 층에 직각인 평면내에서만 변할 수 있다. 예컨대, 광 주축이 그 층의 평면과 이루는 각에서 변화가 일어남으로써, 유효 굴절율은 상기 층의 두께를 가로질러 변한다. 그러나, 상기 층에 대해 직각 방향에서 볼 때, 광 주축의 방향이 상기 층의 평면에서 변하는 것도 가능하다. 전자의 경우, 완전한 소광(extinction)은 서로 90°로 교차하는 편광자들 간에 초래될 수 있고, 후자의 경우, 항상 잔류 투과가 존재한다.
디스플레이 장치들은 일반적으로 예컨대, TV 제품들의 모니터들, 예컨대 자동차들내의 디스플레이 장치들 및 측정 계기들용의 디스플레이 장치들에 사용된다. 또한, 보상기들은 편광 빔 스플리터들 또는 광 기록을 위한 레이저-광학 시스템에도 사용될 수 있다.
서두에 언급한 유형의 보상기는 PCT 출원 WO 96/06380호(PHN 15.171 또는 미국 특허 제8,516,904호)에 기재되어 있다. 상기 보상기에서는 비틀린(twisted) 네마틱 디스플레이 장치에서 그레이 스케일 전환(inversion)을 방해하기 위해 콜레스테리컬리(cholesterically)식으로 배열된 중합 재료의 광학적 이방성 층이 사용된다. 중합 재료는, 분자의 나선(helix)이 구별될 수 있으며 상기 나선의 축이 기판들 중 하나의 표면 및 법선과 각을 이루는 방식으로 배열된다.
상기 특허 출원에, 다른 특성들을 갖는 다수의 이방성 층들을 연속 배열하는 가능성이 제시되어 있다. 그런 구조에서 발생할 수 있는 문제점은 다른 이방성 층들이 경계면을 통해 서로 영향을 미친다는 것이다. 부가적으로, 그러한 이방성 층들의 어셈블리의 제조는, 층이 이전의 층이 경화될 때까지 제공될 수 없으므로 복잡하다.
본 발명의 목적은 상기 단점들 중 하나 또는 그 이상을 해소하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 무엇보다도 액정 디스플레이 장치들에 사용될 수 있는 보상기를 제공하는 것이다.
이를 위해, 본 발명에 따른 보상기는 제 2 리타데이션 호일을 포함하며 리타데이션 호일들이 광 투과 지지부의 어느 한 측면에 제공되는 것을 특징으로 한다.
상기 리타데이션 호일들은 무기(inorganic) 또는 유기(organic) 재료로 이루어질 수 있다.
광투과 지지부(기판)가 리타데이션 호일들(광학적 이방성 층들) 사이에 배치되므로, 특히, 제 2 리타데이션 호일이 제 2 리타데이션 호일의 표면 및 표면의 법선에 대해 경사진 적어도 하나의 광 주축을 가지면, 각각의 개별 리타데이션 호일의 광학 특성들은 다른 리타데이션 호일들과 완전히 독립적으로 설정될 수 있다. 이것은 특히 광 주축의 양호한 방향이 지지부의 정렬 효과(예컨대 러빙이나 프리-틸트 층의 사용)를 통해 이방성 층들에 부여되면, 예컨대 중합된 액정 재료의 다수의 단층들 위에 동일 재료의 이방성 층들이 존재하는 경우 그러한 정렬 효과가 확장될 수 있으므로 유리하다. 또한, 제 1 리타데이션 호일의 단층들 상에 작용하는 지지부의 정렬력(aligning force)은 제 1 리타데이션 호일의 단층들을 통해 제 2 리타데이션 호일의 단층들에 영향을 줄 수도 있다. 따라서, 제 2 리타데이션 호일의 제 1 단층들에 작용하는 정렬력의 영향은 불리하게 영향받을 수 있다. 또한, 리타데이션 호일들 중 하나가 관련 리타데이션 호일의 표면 및 표면의 법선에 대해 경사지지 않은 광 주축을 가질 경우, 예컨대 양측면들이 미리 동시에 러브(rub)될 수 있으므로 지지부의 어느 한 측면에 리타데이션 호일들을 제공하는 것이 유리하다.
본 발명에 따른 보상기의 양호한 실시예는 지지부에 대해 직각 방향에서 볼 때 리타데이션 호일들의 광 주축이 서로 교차하는 것을 특징으로 한다.
두 개의 리타데이션 호일들을 포함하는 지지부는 먼저(동시이든 아니든) (예컨대 두 개의 다른, 양호하게는 서로 직각 방향으로, 또는 다른 응용에서는 평행한 방향으로 러빙함으로써) 양측면들에 원하는 정렬 효과를 도입하고, 다음에 그 리타데이션 호일에 적합한 재료에 의해 양측면들을 가습(moistening)하여 간단한 방법으로 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 보상기의 다른 양호한 실시예는 리타데이션 호일들이 주로 중합된 네마틱 액정 재료를 포함하고, 중합된 액정 재료내의 액정 분자들은 광 주축에 평행하게 배향되고 지지부(기판)에 대해 경사각을 나타낸다.
따라서, 리타데이션 호일들의 중합된 액정 재료의 액정 분자들의 배향 방향은 실질적으로 일정하다.
본 명세서에서, 액정 분자의 배향 방향은 지지부(기판)상의 액정 분자의 지시자(director)의 수직 돌출부를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
액정 재료는 부분적으로 중합될 수도 있지만, 실질적으로 완전히 중합되는 것이 양호하다.
제조 방법에 따라, 중합된 또는 유리화된(vitrified) 네마틱 액정 재료의 액정 분자들은 기판에 대해 경사각을 가지며, 이 경사각은 (예컨대 표면 활성 물질들을 사용함으로써) 변할 수도 있고, 실질적으로 일정할 수도 있다. 이것은 편광을 사용하는 수렴경(conoscopy) 또는 현미경(편광 현미경)에 의해 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 보상기의 양호한 실시예는 리타데이션 코일중 적어도 하나의 중합된 액정 재료의 액정 분자들의 배향 방향이 실질상 일정한 것을 특징으로 한다.
리타데이션 코일의 제조 중에, 액정 분자들의 경사각(지시자 윤곽)은 액정 단량체(monomer)로부터 형성되는 중합 재료를 사용하여 획득될 수 있다.
원리상, 모든 액정 중합 재료들은 리타데이션 호일들에 대한 재료로서 사용될 수 있다. 그러나, 단량체들의 반응 프로덕트 또는 반응성 그룹을 포함하는 혼합물인 액정 중합 재료들을 사용하는 것이 양호하다. 그러한 중합 재료들은 액정 그룹들이 중합 전에 배향될 수 있다는 이점을 갖는다. 중합은 그러한 배향이 말하자면 동결(frozen)되도록 한다. 그러한 혼합물은 비반응성(액정) 재료들 및/또는 비액정 단량체들을 추가로 포함할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 양호하게는, 반응성 단량체들은 액정 그룹을 포함한다.
반응성 그룹에 대해 비닐 에테르들, 티올렌계들(thiolene systems) 또는 엑폭시 그룹들이 사용될 수 있다. 그러나, 양호하게는 반응성 그룹들이 아크릴(메타크릴) 그룹들의 형태로 사용된다. 아크릴(메타크릴) 그룹을 포함하는 단량체들은 우수하게 처리될 수 있음이 입증되었다. 원리상, 단량체들은 열적으로 중합될 수 있다. 실제로, 화학 방사선의 영향하에서 특히 UV 광에서의 라디칼-중합은 단량체들을 중합하는 가장 우수한 방식이다. 이것은 혼합물이 중합되어야 하는 온도를 당업자가 선택할 수 있다는 이점을 갖는다. 온도의 선택은 종종 중합될 혼합물의 액정 특정들이 온도에 의해 상당히 영향받을 때 매우 중요하다.
양호하게는, 중합될 혼합물은 전술된 유형의 두개 이상의 반응성 그룹들을 갖는 단량체들을 또한 포함한다. 중합중에, 그러한 단량체들의 존재는 3차원 네트워크의 형성을 초래한다. 이것은 본 발명의 리타데이션 호일의 광학 특성들이 온도 변화들에 덜 민감해 지도록 한다. 특히 다른 온도들에서 사용되는 호일들에 있어서, 광학 특성들의 그러한 작은 온도 의존성이 매우 유리하다.
본 발명의 범위내에서 사용될 수 있는 액정 분자들은 다음 일반식에 대응한다.
A-B-M-(B)-(A)
이 식에서, M은 그 화학적 구조와 강성 구조(rigid conformation)로 인해 이방성이 커지는 그룹을 나타낸다. 적합한 M 그룹들은 특히 USP 4,398,803 및 WO 95/24454에 개시되어 있다. B는 소위 스페이서 그룹(spacer groups)을 나타낸다. 원하는 특성들에 따라, 사용된 단량체들은 하나 또는 2개의 스페이서 그룹들을 포함한다. 스페이서 그룹들은 또한 전술된 특허 공보들로부터 공지되어 있다. A는 전술된 유형의 반응성 그룹을 나타낸다. 액정 분자들은 하나 또는 2개의 반응성 그룹들을 표함할 수 있다. 전술된 것처럼, 혼합물내의 액정 분자들의 일부는 비반응성이다. 그 경우, 이들 분자들은 A형 그룹들을 포함하지 않는다.
디스플레이 장치의 양호한 실시예는, 중합된 재료가, 한 측면에 비극성 그룹이, 다른 측면에 극성 그룹이 제공되는 액정 분자들을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 유형의 액정 분자들의 존재로 인해 혼합물의 액정 재료는 기판으로부터 짧은 거리에서 호메오트로픽 상(homeotropic phase)을 취하도록 중합된다. 그 결과, 리타데이션 호일의 액정 재료내에 원하는 배열의 경사가 거의 자발적으로 발생한다. 따라서, 이 경우 상기 경사를 유발하도록 하는 전계들에 의한 처리들은 불필요하다. 이것은 상기 호일들의 제조를 단순화시킨다.
극성 단부와 비극성 단부를 갖는 액정 분자들은 다음 일반식에 대응한다.
R-B-M-Z
여기서, B와 M은 전술된 의미를 갖는다. 이 경우, 스페이서 그룹 B는 분자의 비극성 그룹으로 기능하고, Z는 -CN, -OH, -NO2, -COOH 또는 -C(O)O-CH3와 같은 극성 그룹을 나타내지만, 인산염들(phosphates), 포스폰산염들(phosphonates), 술폰산염들(sulphonates)도 가능하다. R은 또 다른 치환기(substituent)을 나타낸다.
디스플레이 장치의 다른 양호한 실시예는 비극성 그룹이 제공되는 단부에서 액정 분자들이 중합된 재료에 공유 결합되는 것을 특징으로 한다. 이것은 R에 대해 전술된 유형의 반응성 그룹이 사용될 경우 달성된다. 이 방법에 의해, 본 발명의 리타데이션 호일의 광학 특성들은 온도 변화들에 덜 민감해 진다. 특히, 다른 온도들에서 사용되는 호일들에 있어서, 광학 특성의 그러한 작은 온도 의존성은 매우 유리하다. 상기 측정에 의해, 부수적으로, 호일들은 분자 배열이 손상됨이 없이 (예컨대 저장 또는 이송 중에, 또는 자동차 응용들에서) 매우 높은 온도들에도 견딜 수 있다.
경사는 실질적으로 균일하게 할 수 있다. 대안으로, 디스플레이 장치의 제조 중에, 예컨대 USP 5,155,610에 설명된 방법에 의해 한쪽 또는 양쪽 경계면들에 프리틸트(pretilt)가 도입될 수 있다. 이 프리틸트에 따라, 광학적 이방성 층은 예컨대 결합된 "스플레이(splay) 및 굴곡(bend)"의 변형(deformation)을 가질 수 있다. 제조 중에, 전계 및/또는 자계들에 의해 결과적인 지시자 윤곽에 영향을 주는 것도 가능하다. 이것은 예컨대 지시자들에 대한 양호한 방향을 초래할 수 있다. 대안으로, 그러한 양호한 방향은 중합중에 액정 재료들의 스멕틱 C-상으로 달성될 수 있다.
양호하게는, 보상기(리타데이션 호일들이 제공된 지지부)는 집적체(integral body)로서 제조된 후, 디스플레이 장치와 결합된다. 대안으로, 리타데이션 호일들은 개별적으로 제공될 수도 있다. 그러한 리타데이션 호일의 양호한 실시예는, 액정 재료가, 지지부의 위치에서 지지부에 실질적으로 평행하게 또는 지지부에 대해 작은 각도로 배향되고 액정 재료의 자유 표면에서는 주로 상기 자유 표면에 직각들로 배향(소위 호메오트로픽 배향)되는 액정 분자들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
층의 두께에 따라, 상기 층에서는 실질적으로 호메오트로픽 배향이 달성되며, 사실상, 층들의 표면에서의 경사각은 대부분의 액정 분자들에 대해 90°보다 작다.
호메오트로픽 배향으로 인해 분자들은 다음에 제공될 층상에 정렬력(aligning force)을 가하므로 상기 층에서 분자들의 양호한 배향은 예컨대 초기에 호메오트로픽이 된다. 그러나, 이 경우, 예컨대 기계적 전단(shearing)에 의해 도입되는 정렬력은 아래층에 의해 영향받지 않는다.
따라서, 본 발명에 따른 또 다른 보상기는 (상기 리타데이션 호일의) 제 1 층에, 완전히 또는 부분적으로 중합된 또는 유리화된 액정 재료를 포함하는 제 2 층이 제공되고, 상기 액정 재료는, 상기 제 1 층의 위치에서는 주로 지지부에 직각들로 배향되고 상기 제 2 층 재료의 자유 표면의 위치에서는 주로 상기 제 2 층의 표면에 평행한 액정 분자들를 포함하는 것을 특징으로 한다. 변형으로, 제 1 층에는 완전히 또는 부분적으로 중합된 또는 유리화된 액정 재료를 포함하는 제 2 층이 제공되고, 상기 액정 재료는, 상기 제 1 층의 위치에서는 주로 지지부에 직각들로 배향되고 상기 제 2 층의 표면에서는 주로 상기 제 2 층 재료의 자유 표면에 평행한 액정 분자들을 포함한다.
본 발명의 상기 및 다른 양태들은 다음에 설명되는 실시예들을 참조하면 명백해질 것이다.
도1은 본 발명에 따른 액정 디스플레이 장치의 일부에 대한 개략적 단면도.
도2, 도3 및 도4는 본 발명에 따른 보상기를 개략적으로 도시하는 도면.
도5, 도6 및 도7은 도2의 보상기의 변형을 도시하는 도면.
도8은 본 발명에 따른 다른 보상기를 도시하는 도면.
도9a 내지 도9c는 사용된 여러 재료들의 구조식들을 도시하는 도면.
도10은 본 발명에 따른 지금까지와는 또 다른 보상기를 도시하는 도면.
도1은 본 실시예에서, 전극들(5, 6)이 제공되는 예컨대, 유리인 두개의 기판들(3, 4) 사이에 삽입된 본 실시예에서 비틀린 네마틱 액정 재료(2)를 갖는 액정 셀(1)을 포함하는 액정 디스플레이 장치의 일부의 개략적 단면도이다. 상기 장치는 또한, 편광 방향들이 서로 직각들로 교차하는 두 개의 편광자들(7, 8)을 포함한다. 상기 셀은 또한 기판들의 안쪽 표면들에, 본 실시예에서는 편광자들의 편광축 방향으로 액정 재료를 배향하는 배향 층들(도시 안됨)을 포함하므로, 상기 셀은 90도의 비틀림 각을 갖는다. 이 경우, 액정 재료는 양의 광학 이방성 및 양의 유전 이방성을 갖는다. 따라서, 전극들(5, 6)에 전압이 인가되면, 분자들과 그에 따른 지시자들(directors)은 전계에 따라 배향된다. 따라서, 이상적인 경우, 모든 분자들은 실질적으로 양쪽 기판들에 수직적으로 연장된다. 그러나, 실제로 이 경우 너무 높은 전압이 요구되고, 통상의 전압들에서 분자들은 기판들(3, 4)의 법선과 작은 각을 이룬다. 그 결과 관측자는 특정 각도에서 실제로 분자들의 방향에서 보게되며 다른 각도에서는 분자들에 대해 직각들에서 보게되므로 상당한 비대칭적 각도 의존성을 갖게된다. 이러한 각도 의존성은 하나 또는 그 이상의 리타데이션 호일들, 본 실시예에서는 리타데이션 호일들(9a, 9b)로 구성되는 보상기에 의해 감소될 수 있으며, 리타데이션 호일들은 주로 기판들에 대해 경사각을 갖는 액정 분자들을 포함하는 중합된 액정 재료를 포함하고, 양쪽 리타데이션 호일들의 액정 분자들의 평균 배향 방향들은 기판들에 대해 직각들에서 볼 때 서로 90도 각을 이룬다. 리타데이션 호일(9a)의 중합된 액정 분자들은 본 실시예에서는 편광자(8)의 편광 방향에 평행하게 연장되고 30도의 평균 경사각을 갖는다. 본 실시예에서, 리타데이션 호일(9b)의 중합된 액정 분자들은 편광자(9)의 편광 방향에 평행하게 연장되고 또한 30도의 평균 경사각을 갖는다.
한편, 리타데이션 호일들(9a, 9b)의 평균 경사각은 5도보다 큰 것이 양호한데, 더 작은 각들은 그레이 스케일 변환 및 각도 의존성의 개선을 가져오기 어렵기 때문이다. 다른 한편, 이 경사각은 70도를 초과하지 않는 것이 양호한데, 그 이유는 70도를 초과할 경우 리타데이션 호일들이 보는 각도에 따라 너무 큰 축 대칭을 필요로 하기 때문이다. 가장 좋은 결과들은 10도에서 40도 사이의 범위의 값들에서 달성된다.
리타데이션 호일들은 예컨대 지지판 또는 기판(10)의 양쪽 측면들에 예컨대 반평행(anti-parallel) 방향들로 러빙된 폴리이미드 또는 폴리비닐 알코올의 배향층들(11)을 제공하여 제조될 수 있으며, 높은 경사가 달성된다. 러빙된 폴리이미드 대신, 적합한 선형 편광된 감광성 재료(예컨대, 폴리(비닐 4-메톡시(methoxy)-시너메이트(cinnamate)와 같은 포토폴리머)를 사용하여 액정 분자들을 정렬하는 것도 가능하다. 그러나, 양호하게는, 필요하다면 폴리비닐 알코올의 정렬층(배향층)(11)이 제공되는 트리아세테이트 셀룰로오스의 단층 기판(10)이 사용되며, 이 기판은 양쪽 측면들에서 서로 수직 방향으로 러빙된다.
이렇게 준비된 기판상에 제공된 액정 재료는, 기판의 위치에서는 (러빙에 의해, 아니면 배향층(11)에서 생성된) 기판의 정렬 효과를 적응화하고 자유 표면에서는 상기 표면에 주로 수직한 방향으로 배향(호메오트로픽 정렬)되는 액정 분자들을 포함한다. 그 결과, 기판에서 분자들의 배향은 실질적으로 평면적이거나 작은 경사각을 가질 것이다(리타데이션 호일(9a)의 지시자들(12)에 의해 도2에 도시됨). 후속 층에서, 배향층의 정렬의 영향은 약간 감소될 것이므로, 이 층은 더욱 호메오트로픽적으로 정렬하는 분자들을 포함하며 지시자들(12')의 평균 경사각은 조금 더 커진다. 표면에서 분자들의 배향은 실질적으로 완전히 호메오트로픽(지시자들(12"))이다. 또한 리타데이션 호일(9b)에서, 호일을 통한 평균 경사각은 배향 표면에서의 거의 0도에서 자유 표면에서의 특정 크기까지(호일의 두께에 따라 90도까지) 증가한다. 그러나, 90도의 평균 경사각이 절대적으로 필요한 것은 아니다.
필요하다면, 리타데이션 호일(9b)은 주축이 경사지지 않은 리타데이션 필터의 형태가 될 수도 있다.
액정 재료에 적합한 혼합물은 반응 LC 재료의 40 wt.%(25 wt.% 296(도9a 참조)와 75 wt.% 716(도9b참조)의 혼합물) 및 비반응성 시아노바이페닐(cyanobiphenyl) 혼합물을 포함한다. 이 혼합물은 전체 기판을 적시거나 전체 기판을 러빙된 표면들로 스핀(spin)한 후, 질소 분위기에서 UV 방사에 의해 중합하거나 유리화함으로써 제공되었다. 한편으로 분자들이 지지표면에서 작은 경사각으로 배향되고, 다른 한편으로 더 많은 분자들이 자유 표면에서 실질적으로 호메오트로픽적으로 정렬됨에 따라, 평균 경사각 α 가 획득된다(도2). 유사한 구조는 기판에서 호메오트로픽 정렬을 취하고 표면에서 평면 정렬을 취하는 분자들에 의해 달성된다. 이것은 다른 방법들(닥터 블레이드(doctor blade)의 제공) 및 기판(유리상에 직접)에 의해 달성될 수도 있다. 비반응성 액정 재료를 포함하지 않으므로 층의 깊이가 증가되지 않는 다른 혼합물은 25 wt.% 296(도9a 참조) 및 75 wt % 76(도9c 참조)으로 구성되었다.
보상기(9)는 경사각들이 변하는 그런 두개의 리타데이션 호일들이 기판의 양쪽 측면들에 제공됨으로써 형성된다.
기판의 한쪽 측면에 양쪽의 리타데이션 호일들이 배치되어 있는 변형이 도3에 도시되어 있다. 본 실시예에서는 리타데이션 호일(9a)의 분자들(12")이 리타데이션 호일들(9a)과 (9b) 사이의 경계면에서 호메오트로픽적으로 정렬되므로, 호메오트로픽 정렬은 리타데이션 호일(9a)위에 배치되는 리타데이션 호일(9b)에서 간단하게 유도될 수 있다. 혼합물이 평면 배향을 취하는 경향이 있는 충분한 분자들을 포함한다면, 경사각이 다시 증가하여 약 25도의 평균각이 형성된다. 리타데이션 호일(9b)의 양호한 방향은, 예컨대 기계적 전단에 의해 또는 중합화 과정 중에 전체 보상기에 배향층이 제공된 박층(막)을 도포함으로써 도입된다.
도4에 도시된 리타데이션 호일에서, 리타데이션 호일들(9a)과 (9b) 사이의 경계면에서 호일(9b)의 경사각은 러빙 처리에 의해 경계면과 실질적으로 평행하게 된다. 아래쪽의 수직 정렬을 교란시키지 않기 위해 얇고 투명한 광학적 이방성 보호층(15)이 제공된다.
자유 표면에서의 경사각이 90도보다 작을 수도 있는 층(9)에 대한 도2에 도시된 것과 같은 배향 방향들은, 탄성 상수 K11과 (극성) 고착(anchoring) 에너지 계수 W 사이의 비 K11/W 가 300nm 보다 작게 선택되므로, 배열을 스스로 적응하는 액정 시동(starting) 재료를 사용함으로써 획득될 수도 있다.
기판은 배향되어진 후, 전술된 방법들 중 하나를 사용하여 액정 재료로 코팅되고, 그 후, 중합화 단계가 수행된다.
도5는 도2에 도시된 보상기의 변형으로서, 여기서 리타데이션 호일들(9a, 9b)은 보조 층들(19, 19', 19", 19'")을 포함한다. 이 경우, 보조 층들(19)중 하나에서의 경사각들은 실질적으로 동일하다. 이 경우, 연관된 분자들의 배향 방향들(지시자들(12, 12', 12", 12'")로 디스플레이됨) 및 그에 따른 광 주축은 리타데이션 호일(9a)에 대해서는 도면의 평면에서 연장되고, 리타데이션 호일(9b)에 대해서는 도면의 평면에 수직인 평면에서 연장된다.
도6에 도시된 장치에서, 리타데이션 호일(9a)의 연속적인 보조 층들(19, 19', 19", 19'")에서 연관된 분자들의 배향 방향들(지시자들(12, 12', 12", 12'")로 디스플레이됨)은 서로 작은 각을 이룬다. 그 결과, 리타데이션 호일(9a)의 광 주축은 도면의 평면과 각을 이루는 평면에서 연장된다. 마찬가지로, 리타데이션 호일(9b)의 연속적인 보조 층들(19, 19', 19", 19'")에서 연관된 분자들의 배향 방향들(지시자들(12, 12', 12", 12'")로 디스플레이됨)은 서로 작은 각을 이룬다. 그 결과, 리타데이션 호일(9a)의 광 주축은 도면의 평면에 대해 직각인 평면과 각을 이루는 평면에서 연장된다. 양쪽 광 주축은 예컨대 60도에서 120도 사이에 있는 각도로 서로 교차된다.
도6에 도시된 장치에서는 연속적인 보조 층들(19)에서의 분자들의 배향 방향들이 두개의 보조 층들 사이의 경계에서 다른 반면, 도7에 도시된 장치에서는 실질적으로 동일하다. 그럼에도 불구하고, 리타데이션 호일(9a)에서 지시자(12')의 배향 방향은, 중합될 또는 유리화될 액정 재료들의 혼합물에 소량의 키랄(chiral) 성분이 첨가된다는 점 때문에, 지시자(12)의 배향 방향과 다르다. 후속 처리 단계에서, 중합된(유리화된) 보조 층(19)은 보조 층(19')에 대한 배향층으로서 기능한다. 필요하다면, 보조 층(19')의 재료도 소량의 키랄 성분을 포함할 수 있다. 관련 키랄 성분은 동일한 키랄리티(chirality)를 가질 수도 있으므로, 완성된 리타데이션 호일의 광 주축이 도면의 평면과 이루는 각은, 보조 층(19)의 광 주축이 도면의 평면과 이루는 각에 비해 증가된다. 역 키랄리티의 경우, 리타데이션 호일의 광 주축이 도면의 평면과 이루는 각은 감소되고, 키랄 성분의 양 및 보조 층(19')의 두께에 따라, 완성된 리타데이션 호일의 광 주축은 도면의 평면에서 연장될 수도 있다. 물론, 많은 중간 형태들도 가능하다.
도8은 투명 지지부(9) 및 지지부(10)의 2개의 상이한 측면들 상의 리타데이션 호일들(9a, 9b)을 포함하는 보상기를 도시하는데, 상기 리타데이션 호일들의 광 주축은 지지부와 각(예컨대 α )을 이루며 서로 교차한다(예컨대 직각들로). 리타데이션 호일들(9a, 9b)은 탄탈륨 산화물 또는 텅스텐 산화물과 같은 적합한 재료를 비스듬히 기상 퇴적함으로써 획득될 수 있다. 이 경우, 광 주축의 방향은 퇴적의 방향에 의해서만 결정되므로, 리타데이션 호일들은 기판(10)의 양쪽 측면들에 광 주축 사이에 각을 포함하도록 제공될 수 있다. 대안으로, 도3의 예에 도시된 것과 유사하게 보조 층들을 사용하는 것도 가능하다. 다른 적합한 재료들로는 실리콘 산화물 또는 티탄 산화물이 있다. 상기 재료들은 예컨대 투명한 톱날 구조상에 제공될 수도 있다.
전술된 예에서 지지부(10)의 두개의 서로 다른 측면들 상의 리타데이션 호일들(9a, 9b)은, 리타데이션 호일의 광축이 리타데이션 호일 표면의 법선에 대해 경사져 있는 구조를 가지지만, 두개의 리타데이션 호일들 중 하나는 예컨대 지지부에 평행하게 연장되는 광 주축을 갖는 단축 호일(uniaxial foil)로 구성될 수도 있다. 가능한 예가 도10에 도시되어 있다. 리타데이션 호일(9a)은 지지부(10)의 한쪽 측면에 제공되고, 다른쪽 측면에는 단축 호일(9b)이 제공된다.
요약하면, 본 발명은 (예컨대 액정 디스플레이 장치용) 보상기에 관한 것으로서, 이 보상기는 경사진 광 주축을 갖는 리타데이션 호일과, 제조를 단순화할 수 있도록 하는 투명 지지부의 다른 측면들 상에 제공되는 제 2 광학적 활성층을 포함한다.
Claims (13)
- 보상기에 있어서,광학적 이방성 층(9a)의 적어도 하나의 평균 광 주축(121)이 층(11)의 배향 표면에 대해 상기 이방성 층의 두께를 가로질러 경사지는 광학적 이방성 층(9a)과, 제 2 광학적 이방성 층(9b)과, 광-투과 지지부(10)를 포함하며, 상기 광학적 이방성 층들이 배향층의 서로 다른 측면들 상에 제공되고,상기 배향층은 상기 지지부인 것을 특징으로 하는, 보상기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 광학적 이방성 층(9b)은, 상기 제 2 광학적 이방성 층(9b)의 표면에 대해 경사진 적어도 하나의 평균 광 주축을 갖는 것을 특징으로 하는, 보상기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 광학적 이방성 층(9b)은, 광 주축이 상기 지지부의 표면에 대해 평행하게 연장하는 단축 포일(uniaxial foil)인 것을 특징으로 하는, 보상기.
- 제 2 항에 있어서, 상기 지지부에 대해 직각들에서 볼 때, 상기 광학적 이방성 층(9a,9b)의 상기 광 주축들은 실질적으로 직각들로 서로 교차하는 것을 특징으로 하는, 보상기.
- 제 1 항 내지 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 광학적 이방성 층은 주로 중합된 또는 유리화된 네마틱 액정 재료를 포함하고, 상기 중합된 또는 유리화된 액정 재료의 액정 분자들은 상기 광 주축에 대해 평행하게 배향되고 상기 지지부의 표면에 대해 경사각을 나타내는 것을 특징으로 하는, 보상기.
- 제 5 항에 있어서, 상기 광학적 이방성 층들의 경사각들의 크기는, 공통 지지부로부터 볼 때, 상기 지지부의 표면들로부터 증가하는 것을 특징으로 하는, 보상기.
- 제 5 항에 있어서, 상기 광학적 이방성 층들 중 적어도 하나에서 상기 중합된 또는 유리화된 네마틱 액정 재료의 상기 액정 분자들의 경사각들은, 상기 광학적 이방성 층에 대해 직각에서 볼 때, 증가 또는 감소하는 것을 특징으로 하는, 보상기.
- 제 5 항에 있어서, 광학적 이방성 층에서 상기 중합된 또는 유리화된 네마틱 액정 재료의 상기 액정 분자들의 경사각들은 실질적으로 일정한 값을 갖는 것을 특징으로 하는, 보상기.
- 제 8 항에 있어서, 상기 광학적 이방성 층에서 상기 중합된 또는 유리화된 네마틱 액정 재료의 상기 액정 분자들의 경사각들은 적어도 5도와 최대 70도 사이의 범위에 있는 것을 특징으로 하는, 보상기.
- 제 9 항에 있어서, 상기 중합된 또는 유리화된 네마틱 액정 재료의 상기 액정 분자들의 경사각들은 적어도 10도와 최대 40도 사이의 범위에 있는 것을 특징으로 하는, 보상기.
- 제 5 항에 있어서, 상기 액정 재료는, 상기 지지부의 위치에서는 상기 지지부에 대해 주로 직각들로 배향되고, 상기 액정 재료의 자유표면에서는 상기 표면에 평행하게 또는 상기 표면에 대해 작은 각도로 배향되는 액정 분자들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 보상기.
- 제 5 항에 있어서, 네마틱적으로 중합된 또는 유리화된 재료는 한쪽 단부에서 비극성 그룹이 제공되고, 다른쪽 단부에서 극성 그룹이 제공되는 액정 분자들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 보상기.
- 제 1 항 내지 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 광학적 이방성 층은, 탄탈륨 산화물(tantalum oxide), 텅스텐 산화물(tungsten oxide), 실리콘 산화물(silicon oxide), 티타늄 산화물(titanium oxide)에 의해 형성된 그룹의 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는, 보상기.
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