KR100728552B1 - 광학 보정기 및 액정 디스플레이 ⅰ - Google Patents

Abstract

본 발명은, 하나 이상의 O 플레이트 지연자(3,3') 및, 트위스트각 Φ가 90°이상인 하나 이상의 트위스트된 A 플레이트 지연자(6,6')를 포함하여 이루어지는 액정 디스플레이용 광학 보정기에 관한 것이며, 또한 이러한 보정기, 액정 셀(1) 및 편광자(2,2')를 포함하여 이루어지는 액정 디스플레이에 관한 것이다.

Description

광학 보정기 및 액정 디스플레이 Ⅰ{OPTICAL COMPENSATOR AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY Ⅰ}

본 발명은 액정 디스플레이용 광학 보정기 및 이러한 보정기를 포함하여 이루어지는 액정 디스플레이에 관한 것이다.

큰 시야각에서의 그레이 스케일(grey scale) 및 콘트라스트 비와 같은 액정 디스플레이(LCD)의 광학 성질을 개선하기 위하여 광학 보정기가 사용된다. 예를 들어, TN 또는 STN 형의 비-보정 디스플레이에서는, 큰 시야각에서 콘트라스트 손실 및 색상 범위의 바람직하지 못한 변화 뿐 아니라 그레이 수준 및 그레이 스케일 반전(inversion)의 변화가 관찰되는 경우가 많다.

LCD 기술과 LCD의 광학 보정 원리 및 방법이 US 5,619,352호에 고찰되어 있으며, 이의 전체 개시 내용이 참조문헌으로 본 출원에 포함되어 있다.

US 5,619,352호에 기재된 바와 같이, 넓은 시야각에서의 디스플레이 콘트라스트를 개선하기 위하여, 네거티브 복굴절 C-플레이트 보정기를 사용할 수 있으나, 이러한 보정기가 디스플레이의 그레이 스케일을 개선하지는 못한다. 반면에, 그레이 스케일 반전을 줄이거나 없애고 그레이 스케일의 안정성을 개선하기 위하여, US 5,619,352호에는 복굴절 O-플레이트 보정기를 사용하도록 제안하고 있다. US 5,619,352호에 개시된 바와 같은 O-플레이트 보정기에는 O-플레이트가 포함되며, 추가적으로 하나 이상의 A-플레이트 및/또는 네거티브 C-플레이트가 포함될 수 있다.

US 5,619,352호와 본 발명 전반에 사용되는 'O-플레이트', 'A-플레이트' 및 'C-플레이트'라는 용어는 하기된 의미를 갖는다. 'O-플레이트'는, 광학 주축이 층면에 대하여 비스듬한(oblique) 각으로 배향되어 있는 포지티브 복굴절(예를 들어, 액정) 물질 층을 사용하는 광학 지연자이다. 'A-플레이트'는, 이상 축(extraordinary axis)이 층면에 평행으로 배향되어 있고, 정상 축(소위 'a-축')이 층면에 수직으로 배향되어 있는(즉, 일반적인 입사광 방향에 평행인) 단축(uniaxially) 복굴절 물질층을 사용하는 광학 지연자이다. 'C-플레이트'는, 이상 축(소위 'c-축')이 층면에 수직인(즉, 일반적인 입사광 방향에 평행인) 단축 복굴절 물질 층을 사용하는 광학 지연자이다.

O-플레이트 지연자로서, 예를 들어, 경사지거나 퍼진 구조를 갖는 메소제닉 물질 또는 액정층을 포함하여 이루어지는 광학 지연막(이후, ORF로 약칭한다)을 사용할 수 있다.

A-플레이트 지연자로서, 예를 들어, 인장된(stretched) 폴리비닐알콜(PVA) 또는 폴리카르보네이트(PC) 막과 같은 단축 인장 중합체 막을 사용할 수 있다. 이와 달리, A-플레이트 지연자는 예를 들어, 평면 배향을 갖는 포지티브 복굴절 액정 또는 메소제닉 물질 층을 포함하여 이루어질 수 있다.

네거티브 복굴절 C-플레이트 지연자로서, 예를 들어, 단축 압축(compressed) 중합체 막을 사용할 수 있다. 이와 달리, 네거티브 복굴절 C-플레이트는 예를 들어, 평면 배향 및 네거티브 복굴절을 갖는 액정 또는 메소제닉 물질 층을 포함하여 이루어질 수 있다. 네거티브 복굴절 액정물질의 전형적인 예로는, 다양한 종류의 원반상형(discotic) 액정 화합물이 있다.

US 5,619,352호 외에도, 하나 이상의 O-플레이트를 포함하여 이루어지는 광학 보정기가 WO 97/44409, WO 97/44702, WO 97/44703 및 WO 98/12584에 종래 기술로 개시되어 있으며, 이의 개시내용 전체는 본 출원에 참고문헌으로 포함되어 있다. WO 97/44703 및 WO 98/12584에는 또한 경사지거나 퍼진 O 플레이트를 평면 A 플레이트와 결합하여 사용하는 것이 제안되어 있다.

WO 97/44703에 보고된 바에 따르면, 평면 A 플레이트와 결합시킨 O 플레이트를 포함하여 이루어지는 보정기를 사용하면(두 ORF의 광학 주축은 서로 직각으로 배향되어 있다), TN-LCD를 매우 잘 보정할 수 있는데, 이로 인해 디스플레이에서의 콘트라스트의 각 의존성 및 그레이 스케일 반전을 동시에 감소시킬 수 있기 때문이다.

그러나, 상기 종래문헌에 기재된 바와 같은 보정기를 액정 디스플레이, 특히 TN 또는 STN-디스플레이와 결합하여 사용하는 경우, 넓은 시야각에서의 콘트라스트, 그레이 스케일 수준 안정성 및 그레이 스케일 반전 억제와 같은 디스플레이의 광학 성질을 대부분의 적용 분야에 충분하도록 개선하기는 여전히 어렵다.

따라서, LCD의 광학 성능을 더 개선하기 위하여, 유용한 개선된 광학 보정기를 얻는 것이 바람직하다.

용어 정의

본 출원에 개시된 바와 같은 광학 편광, 보정 및 지연 층, 막 또는 플레이트와 관련하여, 명세서 전반에 걸친 용어의 정의는 하기와 같다.

간단하게 하기 위해, '액정 물질'이라는 용어는 이하에서 액정 물질 및 메소제닉 물질 모두에 사용되며, '메소젠'이라는 용어는 물질의 메소제닉 그룹에 사용된다.

'경사진 구조' 또는 '경사진 배향'이라는 용어는, 막의 광학 축이 막 면에 대하여 0 내지 90도의 각 θ로 기울어진다는 것을 의미한다.

'퍼진 구조' 또는 '퍼진 배향'이라는 용어는, 상기된 바와 같은 경사진 배향을 의미하며, 이 때, 경사각은 또한 막 면에 수직 방향으로 0 내지 90°범위, 바람직하게는 최소 내지 최대값으로 단조롭게(monotonously) 변한다.

'약간 경사진 구조' 또는 '약간 경사진 배향'이라는 용어는, 막의 광학축이 막 전반의 평균 경사각이 1 내지 10°로, 상기한 바와 같이 약간 경사져 있거나 퍼진 것을 의미한다.

'평면 구조' 또는 '평면 배향'이라는 용어는, 막의 광학축이 실질적으로 막 면에 평행한 것을 의미한다. 이 정의는 또한, 막 전반의 평균 경사각이 1°이하로, 광학 축이 막 면에 대하여 약간 경사져 있고, 광학 축이 막 면에 정확히 평행인(즉, 경사가 없는) 막과 광학 성질이 동일한 막을 포함한다.

평균 경사각 (θ_ave)는 하기와 같이 정의된다.

(단, θ'(d')는 막 안의 두께 d'에서의 국부 경사각이며, d는 막의 전체 두께이다)

퍼진 막의 경사각은, 이후에 달리 언급이 없는 한 평균 경사각 θ_ave로 나타낸다.

'나선형으로 트위스트된 구조'라는 용어는, 분자의 하부층 안에서 메소젠이 분자 주축과 바람직한 방향으로 배향되어 있고, 다른 하부층 안의 이러한 바람직한 배향 방향이, 막 면에 대하여 실질적으로 수직인(즉, 실질적으로 막 법선에 평행인) 나선 축 주변에 트위스트되어 있는, 하나 이상의 액정 물질 층을 포함하여 이루어지는 막과 관련이 있다. 이러한 정의는 또한, 나선 축이 막 법선에 대하여 2°이하의 각으로 경사져 있는 배향을 포함한다.

'수직배향(homeotropic) 구조' 또는 '수직배향(homeotropic orientation)'은, 막의 광학 축이 막 면에 실질적으로 수직인(즉, 막 법선에 실질적으로 평행인) 것을 의미한다. 이러한 정의는 또한, 광학 축이 막 법선에 대하여 2°이하의 각으로 약간 경사져 있고, 광학 축이 막 법선에 정확히 평행한(즉, 경사가 없는) 막과 광학 성질이 동일한 막을 포함한다.

간단하게 하기 위해, 이하에서는, 경사지고, 비스듬하고, 약간 경사지고, 평 면이고, 트위스트되고, 수직 배향 또는 구조를 갖는 광학 막을, 각각 '경사진 막', '퍼진 막', '약간 경사진 막', '평면 막', '트위스트된 막' 및 '수직배향 막'이라 한다.

본 발명 전반에 걸쳐 또한, 경사지고 퍼진 막을 모두 'O 플레이트'로 칭한다. 또한, 평면 막을 'A 플레이트' 또는 '평면 A 플레이트'로 칭한다. 또한, 약간 경사진 막은 또한 '약간 경사진 A 플레이트'로 칭한다. 트위스트된 막은 또한 '트위스트된 A 플레이트'로 칭한다.

단일 배향을 갖는 단축 포지티브 복굴절 액정 물질을 포함하여 이루어지는, 경사지고, 평평하고, 수직배향 광학 막에서, 막의 광학 축은, 본 발명 전반에 걸쳐, 액정 물질의 메소젠의 분자 주축의 배향 방향으로 나타낸다.

단일 배향을 갖는 단축 포지티브 복굴절 액정 물질을 포함하여 이루어지는 퍼진 막에서, 막의 광학 축은 본 발명 전반에 걸쳐, 메소젠의 분자 주축의 배향 방향의 막 표면으로의 투사(projection)로 나타낸다.

본 출원에서 사용되는 '막'이라는 용어는, 다소 현저한 기계적 안정성 및 유연성을 갖는, 자가-지지(self-supporting)(즉 고정되어 있지 않은) 막과, 두 기판 간이나 하나의 지지 기판 상의 코팅 또는 층을 포함한다.

'액정 또는 메소제닉 물질' 또는 '액정 또는 메소제닉 화합물'이라는 용어는, 하나 이상의 막대형, 보드형 또는 디스크 형 메소제닉 그룹(즉, 액정 상 반응을 유도할 수 있는 그룹)을 포함하여 이루어지는 물질 또는 화합물을 나타낸다. 메소제닉 그룹을 포함하여 이루어지는 화합물 또는 물질이, 액정상 자체를 나타내 어야만 하는 것은 아니다. 다른 화합물과의 혼합물 형태이거나, 메소제닉 화합물 또는 물질, 또는 이의 혼합물이 중합되었을 경우에만 액정 상 반응을 보이는 것도 가능하다.

본 발명의 목적 중 하나는, 개선된 LCD 보정 성능을 가지고, 상기와 같은 종래 기술의 보정기의 단점을 갖지 않는 광학 보정기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 본 발명에 따른 광학 보정기를 제조, 특히 이를 대량생산하는 것이다.

WO 97/44703에 제안되어 있는 바와 같은 보정된 TN-LCD 장치가 도 2에 개략적으로 도시되어 있는데, 한쌍의 선형 편광자(2,2') 사이에 끼어있는 TN 셀(1) 및, 각각이 선형 편광자 중 하나의 안쪽에 인접하고, 퍼진 O 플레이트(3,3') 및 평면 A 플레이트(4,4')를 각각 포함하여 이루어지며, 퍼진 O 플레이트(3,3')의 광학 주축(3b,3b') 및 각각의 인접한 평면 A 플레이트(4,4')의 광학 주축(4b,4b')이 서로 직각으로 배향되어 있고, 각각의 인접한 선형 편광자(2,2')의 분극 방향(도 2에서 화살표로 표시)에 평행하거나 직각으로 배향되는 것을 특징으로 하는 두 개의 보정기로 구성되어 있다. 퍼진 O 플레이트(3,3') 및 평면 A 플레이트(4,4')는 중합 액정 물질을 포함하여 이루어질 수 있다.

그러나, WO97/44703에 개시된 바와 같은 보정기의 실시형태는 대량 생산하기에 큰 단점이 있다.

대량 생산시, 중합 액정 물질을 포함하여 이루어지는 퍼진 평면 ORF는, 일반적으로 롤로 감겨진 긴 막의 형태로 제조된다. 이와 같이 얻어진 퍼진 평면 ORF 는, 그 다음에 하나가 다른 것 위에 롤-대-롤(roll-to-roll)로 적층되거나, 역시 일반적으로 긴 막의 형태로 제조되어 있는 선형 편광자에 대하여 롤-대 롤로 적층된다. 그리고나서, 이를 통해 얻어진 다층 광학막은 원하는 크기의 시이트로 절단된다.

긴 막으로 제조된 표준 시판 선형 편광자에서, 분극 방향은 일반적으로 막의 긴 방향으로 연장되어 있다. 따라서, ORF 중 하나가 이의 긴 방향에 대하여 직각으로 배향된 광학 주축을 갖고, 다른 ORF가 이의 긴 방향에 대하여 평행으로 배향된 광학 주축을 갖는 경우, 도 2에 도시된 바와 같은 보정기용 퍼진 ORF(또는 O 플레이트) 및 평면 ORF(또는 A 플레이트)는, 하나가 다른 것 위에, 그리고 선형 편광자에 대해 직접 롤-대-롤로 적층되는 것만이 가능하다.

대량 생산시, ORF는 일반적으로 중합성 액정 물질을 이동 기판 상에 코팅하고, 이 물질을 균일한 배향으로 정렬하고, 이 배향된 물질을 중합함으로써 제조된다. 선택적으로, 액정 중합체를 이동 기판 상에 코팅하고, 이어서 정렬 및 선택적으로 가교결합한다. 액정 물질은, 이동 기판을 단일방향으로 러빙하여, 메소젠의 정렬을 분자 주축이 러빙 방향에 실질적으로 평행하도록 유도함으로써 쉽게 정렬할 수 있다. 광학적으로 단축인 포지티브 복굴절 액정 물질을 사용하는 경우, 얻어지는 ORF의 광학 주축도 러빙 방향에 평행하다.

그러나, 상기 제조 방법을 통하여, 이동하는 긴 막 기판을 이의 이동 방향에 평행하게 단일방향으로 단순히 러빙함으로써, ORF의 광학 주축이 이의 긴 방향에 평행이 되는 배향을 쉽게 얻을 수 있으나, ORF의 광학 주축이 이의 긴 방향에 직각 이 되도록 배향하는 것은 매우 어렵다. 액정 물질이 상부에 코팅되는 기판은, 이의 이동 방향에 직각으로 러빙되어야 하나, 기판이 이동하는 한, 이는 사실상 불가능하다.

취할 수 있는 방안으로는, 긴 막 기판을 움직이지 않는 이의 긴 방향에 직각으로 단일방향 러빙하거나, 퍼진 ORF 및 평면 ORF를 모두, 이의 광학 주축이 막 길이 방향에 평행이 되도록 별도로 제조한 후, 작은 시이트로 절단하고, 요구되는 각으로 함께 접착시킬 수 있음이 명백하다. 그러나, 두 방법 모두 다소 복잡하고, 직접적인 롤-대-롤 적층법에 비하여 시간 및 재료가 더 소모된다.

따라서, 본 발명의 다른 목적은, 제조가 용이하고 특히 대량 생산에 적합한 광학 보정기를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 하기 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백하다.

본 발명의 발명자는, 둘 이상의 ORF 중 하나가 경사지거나 퍼진 O 플레이트이고, 둘 이상의 ORF 중 다른 것이 트위스트된 A 플레이트인 두 개 이상의 ORF를 조합하여 사용함으로써, 상기 단점을 극복할 수 있으며, 액정 디스플레이의 광학 성질 보정 기능이 더 우수한 광학 보정기를 얻을 수 있다는 것을 알아내었다.

LCD에 본 발명에 따른 광학 보정기를 사용하는 경우, 큰 시야각에서의 콘트라스트 및 디스플레이의 그레이 수준 표시가 크게 개선되고, 그레이 스케일 반전이 억제된다. 착색된 디스플레이의 경우, 색 안정성이 크게 개선되고 색 전반의 변화가 억제된다. 또한, 본 발명에 따른 보정기는 하기와 같은 이유로 특히 대량 생산에 적합하다.

상기된 바와 같은, 나선형으로 트위스트된 구조를 갖는 트위스트된 A 플레이트는, 이의 두께 전반에 걸쳐, 메소젠의 다른 배향 방향을 갖는 다른 영역을 갖는다. 트위스트된 A 플레이트의 액정 물질이 단축 포지티브 복굴절인 경우, 트위스트된 A 플레이트의 다른 영역 각각의 광학 주축은, 상기 영역의 메소젠의 각각의 배향 방향에 평행하다. 결과적으로, 트위스트각이 90°이상인 이러한 트위스트된 A 플레이트를 경사지거나 퍼진 O 플레이트 및 선형 편광자와 함께 스택으로 사용하면, 트위스트된 A 플레이트는, 광학 주축이 O 플레이트의 광학 주축에 대하여 90°로 배향되어 있는 하나 이상의 영역을 항상 포함하며, 경사지거나 퍼진 O 플레이트 및 선형 편광자의 배향이 스택에서 배향되는 것과 관계없이, 광학 주축이 인접한 선형 편광자의 분극 방향에 대하여 90°로 배향되어 있는 하나 이상의 영역을 추가로 포함한다.

따라서, WO 97/44703에 제안된 것과 같은 O-플레이트 및 평면 A 플레이트를 조합하여 사용하는 대신, 본 발명에 따른 O 플레이트 및 트위스트된 A 플레이트를 조합하여 사용하는 경우, 두 개의 ORF의 교차된 광학 주축의 요건과, 이로 인해 발생하는 상기된 ORF의 대량 생산시의 문제점이 쉽게 해결된다.

트위스트된 구조(또는 트위스트된 A 플레이트)의 ORF는, 예를 들어 EP 0 423 881호(필립스), EP 0 576 931호(카시오) 및 US 5,243,451호(리코)에 개시된 바와 같이, 종래 기술로 공지되어 있으며, TN 및 STN 디스플레이용 보정기로 제안되어 있다. 이들 문헌에 개시된 보정기는, 보정될 디스플레이 셀의 액정 매질의 트위스트각과 같은 범위의 트위스트 각(즉, 약 TN 셀에 대해 약 90°내지 STN 셀에 대해 270°값)을 갖는 트위스트된 네마틱 액정 막(예를 들어, 액정 중합체막)이다. 그러나, 이들 문헌에는 경사지거나 퍼진 ORF와 조합하여 트위스트된 ORF를 사용하는 것은 제안되어 있지 않다.

또한, 본 발명의 발명자는, O 플레이트를 고도로 트위스트된 A 플레이트와 조합하여 사용함으로써 특히 개선된 성질을 갖는 광학 보정기를 제공할 수 있다는 것을 알아내었다. 이와 관련하여 '고도로 트위스트된' 이라는 용어는, 트위스트각 Φ가 360°이상인 상기된 바와 같은 트위스트된 A 플레이트를 의미한다.

GB 2,315,072호에는, 원형 편광 광을 선택적으로 반사하는 나선형으로 트위스트된 배향을 갖는 중합 콜레스테릭 액정 물질을 포함하여 이루어지는 광학 막이 개시되어 있다. 이 막은 UV 범위의 반사 파장을 가지도록 하는 작은 나선 피치를 가지므로(즉, 극도의 트위스트), 원형 UV 편광자로 사용된다. 그러나, GB 2,315,072호에는 이 막을 경사지거나 퍼진 ORF와 조합하여 사용하는 것은 개시되어 있지 않다.

본 발명의 목적 중 하나는,

- 하나 이상의 O 플레이트 지연자, 및

- 90°이상의 트위스트각 Φ를 갖는 하나 이상의 트위스트된 A 플레이트 지연자를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이용 광학 보정기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 하기 요소:

- 상호 대치되는 표면을 갖는 두 개의 투명한 기판으로 형성되는 액정 셀, 상기 두 개의 투명 기판 중 하나 이상의 내부에 제공되어, 선택적으로 정렬층과 겹쳐지는 전극층, 및 두 개의 투명 기판 사이에 존재하는 액정 매질,

- 상기 투명 기판 외부에 배열되어 있는 편광자, 또는 상기 기판을 사이에 끼운 한 쌍의 편광자, 및

- 액정 셀 및 하나 이상의 상기 편광자 사이에 위치하는 본 발명에 따른 하나 이상의 광학 보정기를 포함하여 이루어지는 액정 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.

이러한 어셈블리 수단을 조합할 때, 상기 요소를 분리하거나, 쌓거나, 서로의 상부에 탑재하거나, 접착층을 사용하여 연결시키는 것도 가능하다.

본 발명의 바람직한 실시형태는, 상기된 바와 같이 하나 이상의 O 플레이트 및 하나 이상의 트위스트된 A 플레이트를 포함하여 이루어지고, 상기 O 플레이트의 평균 경사각 θ_ave가 2 내지 88°인 것을 특징으로 하는 광학 보정기에 관한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시형태는 또한, 상기와 같이, 하나 이상의 O 플레이트 지연자 및 하나 이상의 트위스트된 A 플레이트 지연자를 포함하여 이루어지고,

- 상기 O 플레이트의 경사각 θ가 막 면에 수직 방향으로 단조롭게 변하고,

- O 플레이트의 경사각이 막의 한 면에서 최소값 θ_min로부터 막의 반대면에서 최대값 θ_max 까지 변하고,

- O 플레이트의 θ_min이 0 내지 80°, 바람직하게는 1 내지 20°이고,

- O 플레이트의 θ_max가 10 내지 90°, 바람직하게는 40 내지 90°이고,

- 상기 트위스트된 A 플레이트의 나선형 트위스트각 Φ가 90°, 바람직하게는 180°, 매우 바람직하게는 270°, 가장 바람직하게는 360°이상이고,

- 상기 트위스트된 A 플레이트의 나선 피치 p가 250nm 이하이고,

- 상기 트위스트된 A 플레이트의 나선 피치가 50 내지 250nm, 바람직하게는 100 내지 250nm이고,

- 상기 O 플레이트의 두께 d는 0.1 내지 10㎛이고,

- 상기 트위스트된 A 플레이트의 두께 d는 0.1 내지 10㎛이고,

- 상기 O 플레이트의 광학 지연은 6 내지 300nm이고,

- 상기 트위스트된 A 플레이트의 광학 지연은 6 내지 300nm이고,

- 상기 O 플레이트 및/또는 트위스트된 A 플레이트는 선형 또는 가교결합 액정 중합체를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 보정기에 관한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시형태는 또한,

- 하나의 O 플레이트 및 하나의 트위스트된 A 플레이트,

-하나의 O 플레이트, 하나의 트위스트된 A 플레이트 및, 하나 또는 두개의 네거티브 C 플레이트 지연자,

-이들 중 하나 이상이 네거티브 C 플레이트 지연자의 광학 특성을 갖는 네거티브 복굴절 기판 상에 제공되는, 하나의 O 플레이트 및 하나의 트위스트된 A 플레이트를 포함하여 이루어지는 광학 보정기에 관한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시형태는 또한, 액정 셀, 셀을 사이에 끼운 한 쌍의 편광자, 및 셀과 편광자 사이의 액정 셀의 각 측에 배치된, 상기 및 하기에 기재된 바와 같은 하나의 본 발명의 보정기를 포함하여 이루어지는 액정 디스플레이에 관한 것이다.

O 플레이트는, 이의 광학축이, 인접한 편광자의 분극 방향에 평행하고, 액정 셀의 최근접 표면의 액정 매질의 광학축에 직각으로 배향되는 것이 바람직하다.

보정기는, 트위스트된 A 플레이트가 액정 셀을 향하고, O 플레이트가 편광자를 향하도록 디스플레이에 위치되는 것이 특히 바람직하다. 퍼진 O 플레이트의 경우, 이의 고도의 경사면이 편광자를 향하도록 위치되는 것이 바람직하다.

도 1은, 두 투명 전극(여기서는 도시하지 않음) 사이에 끼워진 트위스트된 네마틱 상태의 액정층을 갖는 TN 셀(1) 및 한 쌍의 선형 편광자(2,2')를 포함하여 이루어지는, 오프-상태(즉, 전압이 인가되지 않은 경우)의 비보정 표준형 TN 디스플레이 장치를 나타낸다. 액정층의 트위스트된 네마틱 배향을 메소젠(1a)으로 개략적으로 나타낸다. 점선(1b, 1c)은 TN 셀(1)의 셀 벽에 인접한 메소젠(1a)의 배향 방향을 나타낸다.

도 2는 오프-상태의 종래 기술의 보정된 TN-LCD 장치를 나타낸다. 이 장치는, WO 97/44703에 제안된 바와 같은 두 투명 전극(여기서는 도시하지 않음) 사이에 끼워진 트위스트된 네마틱 상태의 액정층을 갖는 TN 셀(1), 한 쌍의 선형 편광자(2,2') 및 두 개의 보정기로 구성되며, 각각의 보정기는 TN 셀(1)의 각 측에 퍼진 O 플레이트(3,3') 및 평면 A 플레이트(4,4')로 구성된다.

도 1 및 도 2에 도시된 장치의 광학 성분의 스택은 대칭이며, 따라서 입사광은 어느 쪽으로부터 장치로 입사될 수 있다.

O 플레이트(3,3')는 예를 들어, 퍼진 구조를 갖는 중합 액정 물질 층으로 구성된다. 퍼진 구조는, 분자 주축이 층 면에 대하여 비스듬하게 경사져 배향되어 있는 메소젠(3a, 3a')으로 개략적으로 설명하는데, 여기서 경사각은, 층의 법선 방향으로, TN 셀(1)을 향하는 층 쪽의 최소값에서 시작하여 증가한다.

점선(3b, 3b')은, O 플레이트(3,3')의 다른 영역의 각각의 메소젠(3a, 3a')의 배향 방향을 각각의 O 플레이트(3,3')의 표면 상으로 투사한 것을 나타낸다. 점선(3b, 3b')은 또한 각각의 O 플레이트(3,3')의 광학 주축과 동일하다. 도 2의 장치에서, O 플레이트(3,3')의 광학 주축은 각각의 인접한 선형 편광자(2,2')의 분극 방향에 평행하고, TN 셀(1)의 메소젠(1a)의 각각의 인접 배향 방향(1b, 1c)에 평행하게 배향된다.

평면 A 플레이트(4,4')는 예를 들어, 평면 구조의 중합 액정 물질층으로 구성된다. 평면 구조는, 분자 주축이 층면에 평행하게 배향된 메소젠(4a, 4a')으로 표시된다.

점선(4b, 4b')은, 각각의 평면 A 플레이트(4,4')의 광학 주축과 동일한, 메소젠(4a,4a')의 배향 방향을 나타낸다. 도 2의 장치에서, A 플레이트(4,4')의 광학 주축(4b,4b')은 각각의 인접한 선형 편광자(2,2')의 분극 방향에 직각이고, TN 셀(1)의 메소젠(1a)의 각각의 인접 배향 방향(1b, 1c)에 직각으로 배향된다.

도 2의 장치에서, 퍼진 O 플레이트(3,3') 및 평면 A 플레이트(4,4') 지연자 의 광학 주축은 서로 직각으로 배향되고, 선형 편광자(2,2')의 분극 방향에 대하여 평행 또는 직각으로 배향된다.

도 3은, 두 개의 투명한 전극(여기에 도시되지 않음) 사이에 끼워진 트위스트된 네마틱 상태의 액정층을 갖는 TN 셀(1), 한 쌍의 선형 편광자(2,2')를 포함하여 이루어지는, 오프-상태(즉, 전압이 인가되지 않은)의 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 보정된 TN-LCD 장치를 나타낸다. 이 장치는 또한, TN 셀의 각 측에 퍼진 O 플레이트(3,3') 및 트위스트된 A 플레이트(6,6')로 구성되며, 퍼진 O 플레이트(3,3')가 네거티브 복굴절 기판(5,5') 상에 제공되어 있는 본 발명의 보정기를 포함하여 이루어진다. 그러나, 기판(5,5')이 생략될 수도 있다.

도 2에서와 같이, 도 3에 도시된 장치에서, O 플레이트(3,3')는 퍼진 구조의 중합 액정 물질을 포함하여 이루어진다. 퍼진 구조는, 이의 분자 주축이 층면에 대하여 각 θ로 경사져 배향되어 있는 메소젠(3a,3a')으로 나타내는데, 여기서 경사각 θ는, 막의 법선 방향으로, TN 셀(1)을 향하는 O 플레이트(3,3') 쪽의 최소값 (θ_min)에서 시작하여 증가한다.

O 플레이트(3,3')의 광학 주축은 점선(3b, 3b')으로 나타내는데, 이는 메소젠(3a, 3a')의 배향 방향의 O 플레이트(3,3')의 표면 상으로의 투사와 동일하다. 도 3의 장치에서, O 플레이트(3,3')의 광학 주축(3b,3b')은 각각의 인접한 선형 편광자(2,2')의 분극 방향에 평행하고, TN 셀(1)의 메소젠(1a)의 각각의 인접 배향 방향(1b, 1c)에 직각으로 배향된다.

예를 들어 도 3과 같은 바람직한 장치에서, TN 셀(1)을 향하는 O 플레이트(3,3')의 표면의 메소젠은 평면 배향을 갖는다(즉, 최소 경사각 θ_min이 실질적으로 0도이다). 그러나, 다른 θ_min 값도 가능하다.

예를 들어 도 3과 같은 바람직한 실시형태에 따른 퍼진 O 플레이트에서, 최소 경사각 θ_min은 바람직하게는 0 내지 80°, 특히 1 내지 20°, 매우 바람직하게는 1 내지 10°, 가장 바람직하게는 1 내지 5°이다. 이러한 바람직한 실시형태에 따른 퍼진 O 플레이트의 최대 경사각 θ_max는 바람직하게는 10 내지 90°, 특히 20 내지 90°, 매우 바람직하게는 30 내지 90°, 가장 바람직하게는 40 내지 90°이다.

예를 들어 도 3과 같은 바람직한 장치에서, 트위스트된 A 플레이트(6,6')는, 이의 분자 주축이 A플레이트 면에 평행하게 배향되고, A 플레이트 면에 수직인 축 주위에서 트위스트되어 있는 메소젠(6a,6a')으로 나타낸 것과 같은 트위스트된 구조의 중합 액정 물질을 포함하여 이루어진다.

트위스트된 A 플레이트(6,6') 표면의 메소젠(6a,6a')의 배향 방향은 점선(6b, 6c, 6b' 및 6c')으로 나타내며, 각각의 인접한 선형 편광자(2,2')의 광학 축에 평행하고, TN 셀(1)의 메소젠(1a)의 각각의 인접 배향 방향(1b, 1c)에 직각이다.

그러나, 트위스트된 A 플레이트(6,6')의 표면의 메소젠(6a,6a')의 다른 배향도 가능하다.

도 3의 장치에서, 트위스트된 A 플레이트(6,6')는, 트위스트된 A 플레이트(6,6') 표면의 메소젠(6a,6a')의 배향 방향(6b,6b',6c,6c')이 서로 평행하도록 일반적으로 180°의 정수 배수인 트위스트각 φ값을 갖는다. 그러나, 다른 θ값도 가능하다.

도 3에 설명한 바람직한 실시형태 외에도, O 플레이트 및 트위스트된 A 플레이트의 다른 조합 및 스택 형태도 가능하다.

예를 들어, 도 3의 바람직한 장치에서, O 플레이트(3) 및 인접한 트위스트된 A 플레이트(6) 및/또는 O 플레이트(3') 및 인접한 트위스트된 A 플레이트(6')는 상호 교환가능하다. 또한, TN 셀 한 쪽의 보정기 또는 지연자 스택 전체를 TN 셀 반대 쪽의 보정기 또는 지연자 스택 전체와 상호 교환할 수 있다.

도 3의 바람직한 실시형태에 추가로, 본 발명에 따른 보정기는 하나 이상의 O 플레이트 및/또는 하나 이상의 트위스트된 A 플레이트를 포함하여 이루어질 수도 있다.

본 발명의 보정기가 둘 이상의 O 플레이트를 포함하여 이루어지는 경우, O 플레이트의 광학축은 서로 평행이 되거나 서로 경사지게 배향될 수 있다. O-플레이트의 광학 축은 서로 평행하거나 직각으로 배향되는 것이 바람직하다.

본 발명의 보정기가 둘 이상의 퍼진 O 플레이트를 포함하여 이루어지는 경우, 각각의 퍼진 O 플레이트는 가장 가까운 연속 퍼진 O 플레이트에 대하여, 최소 경사각 θ_min을 갖는 이들 각각의 표면이 서로 마주보도록 배열되거나, 최대 경사각 θ_max를 갖는 이들의 각각의 표면이 서로 마주보도록 배열되거나, 최소 경사각 θ_min 을 갖는 첫번째 퍼진 O 플레이트의 표면이 최대 경사각 θ_max를 갖는 가장 가까운 연속 퍼진 O 플레이트 표면과 마주보도록 배열될 수 있다.

본 발명의 보정기에서 둘 이상의 경사지거나 퍼진 O 플레이트의 다른 바람직한 배열은, WO 98/12584에 개시된 바와 같으며, 특히 WO 98/12584, 8 내지 11면 및 도 1a, 1b 및 1c에 기재된 바람직한 실시형태에 따른 바와 같다.

본 발명의 다른 바람직한 실시 형태에서, 광학 보정기는 하나 이상, 특히 바람직하게는 한 개 또는 두 개의 네거티브 C 플레이트를 포함하여 이루어진다. 네거티브 C 플레이트로서, 예를 들어 상부에 트위스트된 A 플레이트 및/또는 O 플레이트가 제공되어 있는 네거티브 복굴절 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.

예를 들어, 도 3의 장치에서, TN 셀(1)의 어느 한 쪽에 있는 본 발명의 보정기는 하나의 O 플레이트(3,3') 및 하나의 트위스트된 A 플레이트(6,6')를 포함하여 이루어지는데, 각각의 O 플레이트(3,3')는 네거티브 C 플레이트 지연자의 광학 성질을 갖는 네거티브 복굴절 기판(5,5') 상에 제공되어 있다.

O 플레이트가 네거티브 복굴절 기판 상에 제공되어 있는 본 발명의 보정기가 특히 바람직하다. 각각의 트위스트된 A 플레이트 및 O 플레이트가 네거티브 복굴절 기판 상에 제공되어 있는 본 발명의 보정기가 또한 바람직하다.

플라스틱 기판으로서, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 같은 폴리에스테르, 폴리비닐알콜(PVA), 폴리카르보네이트(PC) 또는 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 막이 바람직하고, PET 막 또는 TAC 막이 특히 바람직하 다. 복굴절 기판으로서 예를 들어 PVA 또는 TAC와 같은 단축 인장되거나 압축된 플라스틱 막을 사용할 수 있다. 예를 들어, PET 막은 상표명 멜리넥스(Melinex)로 ICI사로부터 입수 가능하다.

도 3에 도시된 장치는 퍼진 O 플레이트를 포함하여 이루어진다. 선택적으로, 본 발명의 LC 디스플레이의 퍼진 O 플레이트 대신에 또는 이에 추가하여, 퍼지지 않고 경사진 O 플레이트를 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명의 LC 디스플레이는 하나 이상의 퍼진 O 플레이트를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 트위스트된 A 플레이트에서, 트위스트각 Φ는 바람직하게는 90°이상, 특히 180°이상, 매우 바람직하게는 270° 이상이다.

본 발명의 특히 바람직한 실시형태에서, 트위스트된 A 플레이트는, 메소젠 분자 주축이 막 면에 수직인 축 주변에서 360° 이상(즉, 1회 이상 완전히 나선 회전)의 각으로 나선형으로 트위스트된, 고도로 트위스트된 구조를 갖는 키랄 액정 물질(예를 들어 콜레스테릭 물질)을 나타낸다.

트위스트된 A 플레이트의 트위스트각 Φ는 또한 액정 물질의 나선 피치 p 및 다음 식:

Φ=360°d/p

에 따른 트위스트된 A 플레이트의 두께 d로 나타낼 수 있다.

본 발명의 보정기의 트위스트된 A 플레이트의 나선 피치 p는, 막이 가시광을 반사하지 않도록 250nm 이하인 것이 바람직하다. 피치 p는 50 내지 250nm, 특히 100 내지 250nm가 바람직하다.

본 바람직한 실시형태에 따른 고도로 트위스트된 A 플레이트는, 예를 들어 GB 2,315,072호, 특히 2-14면 및 실시예 1-5에 기재된 바와 같은 평면 구조의 중합 키랄 액정 물질을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 여기에 기재된 막은 UV 범위에서 반사 파장을 갖도록 하는 매우 작은 나선 피치를 갖는다. 본 발명의 목적을 위하여, GB 2,315,072호에 기재된 바와 같은 피치, 가장 바람직하게는 더 작은 피치를 갖는 고도로 트위스트된 A 플레이트가 바람직하다. 이러한 막은 GB 2,153,072호에 기재된 방법에 따르거나 이와 유사하게 제조할 수 있다.

O 플레이트의 두께 및 트위스트된 A 플레이트의 두께 d'는 각 경우에 독립적으로 바람직하게는 0.1 내지 10㎛, 특히 0.2 내지 7㎛, 가장 바람직하게는 0.4 내지 4㎛이다. 일부 적용분야에서, 2 내지 15㎛의 막 두께도 적합하다.

본 발명에 따른 지연자, 특히 상기된 바와 같은 고도로 트위스트된 A 플레이트는 액정 디스플레이의 광학 보정을 위한 개별 성분으로 사용할 수도 있다.

따라서, 본 발명의 다른 목적은, 보정기, 특히 시야각 보정기로 사용하기 위한, 상기 또는 하기된 바와 같은 360°이상의 트위스트각을 갖는 고도로 트위스트된 A 플레이트와, 액정 디스플레이 셀 및 이러한 보정기를 포함하여 이루어지는 액정 디스플레이를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 고도로 트위스트된 A 플레이트는, 액정 디스플레이에 대한 보정 성능이 일반적인 네거티브 복굴절 C 플레이트 지연자의 성능과 적어도 동등하고 경우에 따라 이보다 더 우수하다. 따라서, 본 발명의 고도로 트위스트된 A 플레이트는 보정기 및 LCD 의 C-플레이트를 대신하여 사용할 수 있다. 종래의 네거 티브 복굴절 C-플레이트의 상태는 대부분의 경우 무기 박막의 증착(예를 들어 US 5,196,953호 기재)과 같은 복잡한 제조 공정을 필요로 하거나, 네거티브 복굴절 물질의 사용을 필요로 하는데, 이는 포지티브 복굴절 물질보다 비용이 많이 들고 쉽게 이용할 수 없는 경우가 많으므로, 이러한 점은 본 발명의 부가적인 장점이다. 상기된 바와 같이 바람직한 Φ, p 및 d" 값을 갖는 본 발명의 고도로 트위스트된 A 플레이트가 상기 용도에 특히 바람직하다.

선형 편광자(linear polarizer)로서 표준형 시판 편광자를 사용할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시형태에서, 선형 편광자는 저콘트라스트 편광자이다. 본 발명의 다른 바람직한 실시형태에서, 선형 편광자는 염색 편광자와 같은 이색성 편광자이다.

액정 셀, 개별 지연자 및 선형 편광자와 같은, 본 발명의 보정기 및 디스플레이의 개별 광학 성분은, 다른 성분과 분리되거나 적층될 수 있다. 이들은 쌓거나 상부에 상호 탑재되거나, 접착층의 사용 등으로 연결될 수 있다.

ORF 액정 물질을 인접한 ORF(기판 역할을 한다)에 직접 코팅하여 둘 이상의 ORF 스택을 제조할 수도 있다.

본 발명에 따른 광학 보정기 및/또는 디스플레이 장치는 또한, 액정 셀, O 플레이트, 트위스트된 A 플레이트 및 선형 편광자와 같은 개별 광학 성분에 제공되어 있는 하나 이상의 접착층을 더 포함하여 이루어질 수 있다

O 플레이트 및/또는 트위스트된 A 플레이트의 중합된 액정 물질이 높은 접착성을 갖는 중합체인 경우, 별도의 접착층을 생략할 수도 있다. 고도의 접착성 물 질로는 예를 들어 액정 폴리에폭사이드가 있다. 또한, 액정 선형 중합체 또는 가교결합도가 낮은 가교결합 중합체는 고도로 가교결합된 중합체보다 접착성이 우수하다. 따라서, 상기 고도의 접착성을 갖는 액정 중합체는 특정 적용 분야에 사용하기에 바람직하며, 특히 부가적인 접착층을 사용할 수 없는 경우 사용하기에 바람직하다.

본 발명의 보정기는 또한, 상기된 개별 광학 성분의 표면에 제공되어 있는 하나 이상의 보호층을 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 광학 보정기 및 고도로 트위스트된 A 플레이트는 일반적인 디스플레이의 보정, 특히 TN, STN 또는 AMD-TN 디스플레이와 같은 트위스트된 네마틱 모우드의 보정, IPS 모우드의 보정, ECB, CSH, VAN 또는 VAC 디스플레이와 같은 수직으로 정렬된 모우드의 보정, 예를 들어 OCB 디스플레이와 같은 휨 모우드 또는 π-셀 모우드의 보정을 위하여 사용될 수 있다.

본 발명의 보정기용 경사지거나 퍼진 O 플레이트로서, US 5,619,352호, WO 97/44409, WO 97/44702, WO 97/44703 또는 WO 98/12584에 개시된 바와 같은 경사지거나 퍼진 구조의 중합 액정 물질을 포함하여 이루어지는 광학 막을 사용할 수 있으며, 이들 문헌의 전체 개시내용이 참조문헌으로 본 출원에 포함되어 있다.

퍼진 O 플레이트로서, 각각의 하부층이 일정한 경사각으로 경사진 구조를 갖는 중합 액정 물질 하부층을 둘 이상 포함하여 이루어지고, 상기 경사각이 다층 전반에 걸쳐 하나의 하부층으로부터 다음 하부층까지 단조롭게 증가 또는 감소하는 것을 특징으로 하는 다층 막을 사용할 수도 있다.

본 발명의 바람직한 실시형태에서, O 플레이트는 WO 98/12584호에 개시된 바와 같은 막 또는 이에 개시된 방법과 유사하게 제조된 막이다. WO 98/12584호에 따르면, O 플레이트는 중합성 메소젠 물질층을 하나의 기판 위, 또는 두 기판 사이에 코팅하고, 이 물질을 경사지거나 퍼진 배향으로 정렬하고, 이 물질을 열 또는 화학선 방사(actinic radiation)에 노출시켜 중합시킴으로써 얻을 수 있다.

본 발명의 보정기용 트위스트된 A 플레이트로서, 예를 들어 EP 0 423 881호(필립스), EP 0 576 931호(카시오) 및 US 5,243,451호(리코)에 개시된 바와 같은 트위스트된 네마틱 중합체막을 사용할 수 있다.

트위스트된 A 플레이트의 경우, 비중합 액정 물질층을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 두 개의 투명 기판 사이에 제공되어 평면 트위스트된 배향을 나타내는 네마틱 액정 혼합물을 사용할 수 있는데, 이 때 표준형 TN 셀에서와 같이 기판의 액정 분자의 다른 배향에 의하여 트위스트가 유도되거나, 네마틱 물질에 첨가된 하나 이상의 키랄 도판트에 의하여 트위스트가 일어난다. 선택적으로, 콜레스테릭 액정 혼합물 층을 사용할 수 있다.

선택적으로, 트위스트된 A 플레이트로서, 평면 배향으로 배향된 중합 콜레스테릭 액정 물질을 포함하여 이루어지는 하나 이상의 소판(platelet) 또는 소판-형 플레이크층을 사용할 수도 있는데, 이들 소판 또는 플레이크는, 광-투과성 바인더에 분산되고, 콜레스테릭 액정 물질의 나선축이 실질적으로 층면에 수직으로 연장되도록 배향된다. 적합한 소판 또는 플레이크는 예를 들어 WO 97/30136(머크), WO 96/18129(CRL), US 5,364,557호(패리스), EP 0 601 483호, EP 0 773 250호 또는 US 5,827,449호(와커)에 개시되어 있다.

본 발명의 바람직한 실시형태에서, 트위스트된 A 플레이트는 GB 2,315,072호에 개시된 바와 같은 막 또는 이에 개시된 방법과 유사하게 제조된 막으로, 이들 문헌의 전체 개시내용은 참조문헌으로 본 출원에 포함되어 있다.

따라서, GB 2,315,072호에 따르면, 트위스트된 A 플레이트는, 키랄 중합성 메소젠 물질층을 하나의 기판 상이나 두 기판 사이에 코팅하고, 이 물질을 트위스트된 배향으로 정렬하고(이 때 나선형 트위스트 축은 층면에 수직이다), 이 물질을 열 또는 화학선 방사에 노출시켜 중합시킴으로써 얻을 수 있다.

트위스트된 A 플레이트의 경우, 중합성 물질은 비키랄 중합성 메소젠 화합물을 포함하여 이루어지고, 하나 이상의 키랄 화합물을 더 포함하여 이루어진다. 키랄 화합물은 비중합성 키랄 화합물(예를 들어 액정 혼합물 또는 장치에 사용되는 것과 같은 키랄 도판트), 중합성 키랄 비-메소제닉 또는 중합성 키랄 메소제닉 화합물에서 선택할 수 있다.

O 플레이트의 경우, 중합성 물질은 필수적으로 비키랄 중합성 메소제닉 화합물로 구성되는 것이 바람직하다.

하나의 중합성 작용기를 갖는 하나 이상의 중합성 메소젠, 및 둘 이상의 중합성 작용기를 갖는 하나 이상의 중합성 메소젠을 포함하여 이루어지는 중합성 메소제닉 물질을 사용하는 것이 바람직하다.

다른 바람직한 실시형태에서, 중합성 물질은, 둘 이상의 중합성 작용기(이- 또는 다반응성 또는 이- 또는 다작용성 화합물)를 갖는 중합성 메소제닉 화합물을 포함하여 이루어진다. 이러한 혼합물을 중합하는 경우, 3차원 중합체 네트워크가 형성된다. 이러한 네트워크로 만든 광학 지연 막은, 자가-지지되며, 기계적 및 열적 안정성이 높고, 물리적 및 광학 성질의 온도 의존성이 낮다.

다작용성 메소제닉 또는 비-메소제닉 화합물의 농도를 변화시킴으로써, 중합체 막의 가교결합 밀도와, 이를 통한 유리 전이 온도(이는 또한 광학 지연 막의 광학 성질의 온도 의존성에 중요하다), 열적 및 기계적 안정성 또는 내용매성과 같은 물리 및 화학적 성질을 쉽게 조절할 수 있다.

본 발명에 사용되는 비키랄이거나 키랄인 중합성 메소제닉 일-, 이- 또는 다반응성 화합물은, 그 자체로 공지되어 있으며, 예를 들어 유기 화학 표준 작업서(예를 들어, Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Thieme-Verlag, Stuttgart)에 기재된 방법으로 제조할 수 있다. 전형적인 예는 WO 93/22397; EP 0 261 712; DE 19504224; DE 4408171 및 DE 4405316의 실시예에 기재되어 있다. 그러나, 이들 문헌에 개시된 화합물은 본 발명의 범위를 제한하지 않는 단순한 예로 간주되어야 한다.

특히 유용한 단일반응성의 키랄 및 비키랄 중합성 메소제닉 화합물의 예를 하기 화합물 리스트에 나타내지만, 이들은 단지 설명을 위한 것일 뿐, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

유용한 이반응성 키랄 및 비키랄 중합성 메소제닉 화합물의 예를 하기 화합물 리스트에 나타내지만, 이들은 단지 설명을 위한 것일 뿐, 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니다.

상기 화학식에서, P는 중합성 기, 바람직하게는 아크릴, 메타크릴, 비닐, 비닐옥시, 프로페닐 에테르, 에폭시 또는 스티트릴 기이고, x 및 y는 각기 독립적으로 1 내지 12이고, A는 선택적으로 L¹으로 일, 이- 또는 삼치환된 1,4-페닐렌 또는 1,4-시클로헥실렌이고, v는 0 또는 1이고, Z⁰는 -COO-, -OCO-, -CH₂CH₂- 또는 단일 결합이고, Y는 극성기이고, R⁰는 비극성 알킬 또는 알콕시기이고, Ter은 멘틸과 같은 테르페노이드 라디칼이고, Chol은 콜레스테릴기이고, L¹ 및 L²는 각기 독립적으 로 H, F, Cl, CN 또는 선택적으로 할로겐화되고 탄소수 1 내지 7인 알킬, 알콕시, 알킬카르보닐, 알콕시카르보닐 또는 알콕시카르보닐옥시기이다.

이와 관련하여 '극성 기'라는 용어는, F, Cl, CN, NO₂, OH, OCH₃, OCN, SCN, 선택적으로 플루오르화되고 탄소수 4 이하인 카르보닐 또는 카르복실기, 또는 모노-, 올리고- 또는 폴리플루오르화되고 탄소수 1 내지 4인 알킬 또는 알콕시기 중에서 선택된 기를 의미한다.

'비극성 기'라는 용어는 탄소수 1 이상, 바람직하게는 1 내지 12인 알킬기 또는 탄소수 2 이상, 바람직하게는 2 내지 12인 알콕시기를 의미한다.

트위스트된 A 플레이트를 제조하는 경우, 키랄 중합성 메소제닉 물질은, 키랄 중합성 메소제닉 화합물에 추가적으로 또는 선택적으로 하나 이상의 비중합성 키랄 도판트를 포함하여 이루어질 수 있다. 고도의 나선형 트위스팅 파워(HTP)를 갖는 키랄 도판트, 특히 WO 98/00428에 개시된 것이 특히 바람직하다. 또한 일반적으로 사용된 키랄 도판트는 예를 들어 시판 S 1011, R 811 또는 CB 15(Merck KGaA, Darmstadt, Germany)가 있다.

하기 화학식:

(단, 상기 식에서,

E 및 F는 각각 독립적으로 1,4-페닐렌 또는 트랜스-1,4-시클로헥실렌이고, v는 0 또는 1이고, Z⁰는 -COO-, -OCO-, CH₂CH₂- 또는 단일 결합이고, R은 탄소수 1 내지 12인 알킬, 알콕시 또는 알카노일이다)

에서 선택되는 키랄 비중합성 도판트가 특히 바람직하며, 여기에 나타내지 않은 (R,S), (S,R), (R,R) 및 (S,S) 거울상 이성질체가 포함된다.

화학식 IIIa의 화합물 및 이의 합성은 WO 98/00428에 개시되어 있다. 화학식 IIIb의 화합물 및 이의 합성은 GB 2,328,207호에 개시되어 있다.

상기 화학식 IIIa 및 IIIb의 키랄 화합물은 매우 고도의 나선 트위스팅 파워(HTP)를 가지며, 따라서 본 발명에 사용되는 것과 같은 고도로 트위스트된 A 플레이트의 제조에 특히 유용하다.

중합성 메소제닉 물질은, 기판 상에 코팅되고, 일정한 배향으로 정렬되고, WO 98/12584 또는 GB 2,315,072호에 기재된 방법에 따라 중합됨으로써, 중합성 메소제닉 물질의 배향이 영구적으로 고정된다.

기판으로서 예를 들어 유리 또는 석영 시이트 또는 플라스틱 막 또는 시이트를 사용할 수 있다. 또한, 중합 전 및/또는 중 및/또는 후에, 제 2 기판을 코팅된 혼합물 상부에 위치시키는 것도 가능하다. 기판은 중합 후에 제거되거나 제거되지 않을 수 있다. 화학선 방사로 경화시키는 경우 두 기판을 사용하면, 하나 이상의 기판은 중합에 사용되는 화학선 방사에 투과성이어야 한다. 등방성 또는 복굴절 기판을 사용할 수 있다. 기판이 중합 후 중합된 막에서 제거되지 않는 경우, 등방성 기판을 사용하는 것이 바람직하다.

하나 이상의 기판은, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 같은 폴리에스테르, 폴리비닐알콜(PVA), 폴리카르보네이트(PC) 또는 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 막과 같은 플라스틱 기판인 것이 바람직하고, PET 막 또는 TAC 막이 특히 바람직하다. 복굴절 기판으로서 예를 들어 단축 인장된 플라스틱 막을 사용할 수 있다. 예를 들어, PET 막은 상표명 멜리넥스(Melinex)로 ICI사로부터 입수 가능하다.

중합성 메소제닉 물질은 용매, 바람직하게는 유기 용매에 용해시킬 수도 있다. 이어서, 이 용액을 예를 들어 스핀-코팅 또는 다른 공지된 기술로 기판 상에 코팅하고, 용매는 중합 전에 증발시킨다. 대부분의 경우, 혼합물을 가열하여 용매의 증발을 촉진시키는 것이 적합하다.

트위스트된 A 플레이트를 제조하기 위하여, 키랄 중합성 물질층을 평면 정렬할 필요가 있다(즉, 나선 축이 층면에 실질적으로 수직으로 배향된다). 예를 들어 이 물질을 닥터 블레이드 등을 사용하여 전단함으로써 평면 정렬이 가능하다. 정 렬층, 예를 들어 하나 이상의 기판 상부에 러빙(rubbing)된 폴리이미드 또는 스퍼터링된 SiOx 층을 적용할 수도 있다.

기판을 직접 러빙함으로써(즉, 정렬층을 추가로 적용하지 않고) 중합성 메소제닉 물질을 평면 정렬하는 것도 가능하다. 이를 통하여 광학 지연 막의 생산비가 크게 감소될 수 있으므로 상당히 유리하다. 이러한 경우, 낮은 경사 각을 쉽게 얻을 수 있다.

예를 들어, 벨벳 천과 같은 러빙 천을 사용하거나 러빙 천이 코팅되어 있는 평평한 막대기를 사용하여 러빙할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시형태에서, 예를 들어 기판을 가로질러 브러쉬하는 고속 스피닝 롤러(fast spinning roller)와 같은 하나 이상의 러빙 롤러를 사용하거나, 둘 이상의 롤러 사이에 기판을 위치시킴으로써(각 경우에 하나 이상의 롤러는 선택적으로 러빙천으로 도포되어 있다) 러빙을 실시할 수 있다. 본 발명의 다른 바람직한 실시형태에서, 바람직하게는 기판을 러빙 천으로 코팅된 롤러 주위에 한정된 각으로 적어도 부분적으로 둘러쌈으로써 러빙을 실시한다.

중합성 메소제닉 물질에 계면 활성제를 첨가함으로써 낮은 경사각의 평면 정렬이 가능하다. 적당한 계면활성제는 예를 들어 문헌(J. Cognard, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 78 , Supplement 1, 1-77(1981))에 기재되어 있다. 화학식 IV 및 V:

C_nF_2n+1SO₂N(C₂H₅)(CH₂CH₂O) _xCH₃

C_nF_2n+1(CH₂CH₂O)_xH

(단, 상기 식에서,

n은 4 내지 12의 정수이고, x는 5 내지 15의 정수이다)

에서 선택되는 비이온성 플루오로알킬알콕실레이트 계면활성제 혼합물과 같은 비이온성 계면 활성제가 특히 바람직하다. 이러한 계면활성제를 사용하는 경우, 낮은 경사각이 0 내지 1도 범위, 특히 0 내지 0.5도인 중합된 막을 제조할 수 있다. 경사각이 약 0도인 것이 가장 바람직하다.

화학식 IV의 계면 활성제는 상품명 Fluorad 171(3M사제)로 시판중이며, 화학식 V의 계면활성제는 상품명 Zonyl FSN(듀폰사제)으로 시판중이다.

계면활성제가 사용되는 경우, 중합성 메소제닉 물질은 바람직하게는 500 내지 2500ppm, 특히 바람직하게는 1000 내지 2500 ppm, 매우 바람직하게는 1500 내지 2500 ppm의 계면활성제를 함유하는 것이 바람직하다.

메소제닉 물질의 배향은 특히 막 두께, 기판 물질의 종류 및 중합성 메소제닉 물질의 조성에 따라 결정된다. 따라서, 이들 파라미터, 특히 경사각 및 이의 변화도(degree of variation)와 같은 특정 파라미터를 변화시킴으로써 막의 구조를 제어할 수 있다.

따라서, O 플레이트를 제조하기 위하여, 단일 반응성 메소제닉 화합물(즉, 하나의 중합성 기를 갖는 화합물)과 이반응성 메소제닉 화합물(즉, 두 개의 중합성 기를 갖는 화합물)의 비율을 적당히 선택함으로써, 정렬 프로파일을 막 면에 수직 방향으로 조정할 수 있다.

강한 퍼짐(즉, 막 두께 전반에 걸쳐 경사각의 변화가 큼)을 갖는 O 플레이트에서, 바람직하게는 단일- 대 이-반응성 메소제닉 화합물의 비가 6:1 내지 1:2, 바람직하게는 3:1 내지 1:1, 특히 바람직하게는 약 3:2가 된다.

바람직한 기하학적 퍼짐을 조정하는 다른 효과적인 방법은, 정해진 양의 유전적으로 극성인 중합성 메소제닉 화합물을 중합성 메소제닉 물질에 사용하는 것이다. 이러한 극성 화합물은 단일반응성 또는 이반응성이 될 수 있다. 이들은 유전적으로 포지티브 또는 네거티브가 될 수 있다. 유전적으로 포지티브 및 단일반응성인 메소제닉 화합물이 가장 바람직하다.

중합성 메소제닉 물질의 혼합물 중 극성 화합물의 양은, 혼합물 전체에 대하여 바람직하게는 1 내지 80 중량%, 특히 3 내지 60 중량%, 특히 5 내지 40 중량%이다.

이와 관련하여 극성 메소제닉 화합물은, 하나 이상의 극성 기를 갖는 화합물을 의미한다. 이러한 기는 CN, F, Cl, OCF₃, OCF₂H, OC₂F₅, CF₃, OCN 또는 SCN 등의 말단 또는 측면 말단기로부터 선택되거나, 메소제닉 코어의 고리 기를 연결하는 -COO-, -OCO-, -O-, -S-, -OCH₂-, -CH₂O-, -OCOO-, -COO-CH=CH- 또는 -CF₂=CF ₂- 등의 연결기로부터 선택된다. 이러한 기는 CN, F, Cl 및 OCF₃로부터 선택되는 것이 특히 바람직하다. 상기된 화학식 Ia 내지 Ic로부터 선택되는 단일반응성 극성 화합물이 특히 바람직하다.

또한, 이들 극성 화합물은, 유전 이방성 △ε의 절대값이 큰 것, 일반적으로 1.5 이상인 것이 바람직하다. 따라서, 유전적으로 포지티브인 화합물은 △ε> 1.5인 것이 바람직하고, 유전적으로 네거티브인 극성 화합물은 △ε<-1.5인 것이 바람직하다. △ε>3의 유전적으로 포지티브인 극성 화합물이 매우 바람직하고, △ε>5인 것이 특히 매우 바람직하다.

열 또는 화학선 방사에 중합성 메소제닉 물질을 노출시킴으로써 중합이 일어난다. 화학선 방사는, UV 광, IR 광 또는 가시광과 같은 광으로 조사하거나, X-선 또는 감마선으로 조사하거나, 이온 또는 전자와 같은 고에너지 입자로 조사하는 것을 의미한다. UV 조사로 중합하는 것이 바람직하다.

화학선 방사 공급원으로서, 예를 들어 하나의 UV 램프 또는 한 세트의 UV 램프를 사용할 수 있다. 높은 램프 전력을 사용하는 경우, 경화시간을 감소시킬 수 있다. 화학선 방사의 다른 공급원으로는, 예를 들어 UV 레이저, IR 레이저 또는 가시광 레이저 등의 레이저가 가능하다.

화학선 방사 파장에서 흡수하는 개시제의 존재하에 중합을 실시한다. 예를 들어, UV 광으로 중합시키는 경우, UV 조사로 분해되어, 중합 반응을 개시하는 자유 라디칼 또는 이온을 생성하는 광개시제를 사용할 수 있다.

아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 기를 갖는 중합성 메소젠을 경화시키는 경우, 라디칼 광개시제를 사용하는 것이 바람직하고, 중합성 메소젠 비닐 및 에폭사이드 기를 경화시키는 경우, 양이온성 광개시제를 사용하는 것이 바람직하다.

가열시에 분해되어, 중합을 개시하는 자유 라디칼 또는 이온을 생성하는 중합 개시제를 사용할 수도 있다.

라디칼 중합 광개시제로서, 예를 들어 시판되는 Irgacure 651, Irgacure 184, Darocure 1173 또는 Darocure 4205(모두 Ciba Geigy AG 사제)를 사용할 수 있으며, 양이온성 광중합의 경우에는, 시판되는 UVI 6974(Union Carbide사제)를 사용할 수 있다.

중합성 메소제닉 물질은 바람직하게는 0.01 내지 10 중량%, 매우 바람직하게는 0.05 내지 5 중량%, 특히 0.1 내지 3 중량%의 중합 개시제를 포함하여 이루어진다. UV 광개시제가 바람직하며, 라디칼 UV 광개시제가 특히 바람직하다.

경화 시간은 특히 중합성 메소제닉 물질의 반응성, 코팅 층의 두께, 중합 개시제의 종류 및 UV 램프의 전력에 따라 결정된다. 본 발명에 따른 경화 시간은 10분 이하가 바람직하고 5분 이하가 특히 바람직하며, 2분 이하가 특히 매우 바람직하다. 대량 생산을 위하여 3분 이하의 짧은 경화 시간, 매우 바람직하게는 1분 이하, 특히 30초 이하가 바람직하다.

중합 개시제 외에도, 중합성 물질은, 예를 들어 촉매, 안정화제, 사슬-전이제, 공반응 단량체 또는 계면-활성 화합물 등의 하나 이상의 다른 적당한 성분을 포함하여 이루어질 수도 있다. 특히, 예를 들어 저장시에 중합성 물질이 원치 않게 자발적으로 중합되는 것을 막기 위하여, 안정화제를 첨가하는 것이 바람직하다.

안정화제로서, 원칙적으로, 이러한 목적으로 당 업계에 알려진 모든 화합물을 사용할 수 있다. 이러한 화합물들은 광범위하게 시판중이다. 안정화제의 전형적인 예로는 4-에톡시페닐 또는 부틸화된 히드록시톨루엔(BHT)이 있다.

사슬 전이제 등의 다른 첨가제를 중합성 물질에 첨가하여, 본 발명의 중합체 막의 물리적 성질을 변화시킬 수도 있다. 중합성 물질에, 단일작용성 티올 화합물(예를 들어, 도데칸 티올) 또는 다작용성 티올 화합물(예를 들어, 트리메틸프로판 트리(3-머캅토프로피오네이트))과 같은 사슬 전이제를 첨가하는 경우, 본 발명의 중합체 막에서, 자유 중합체 사슬의 길이 및/또는 두 가교결합 사이의 중합체 사슬의 길이를 제어할 수 있다. 사슬 전이제의 양이 증가되면, 얻어진 중합체 막의 중합체 사슬 길이는 감소된다.

또한, 중합체의 가교결합을 증가시키기 위한 이- 또는 다작용성 중합성 메소제닉 화합물에 추가하거나 이를 대체하여, 중합성 물질에 둘 이상의 중합성 작용기를 갖는 비 메소제닉 화합물을 20% 이하로 첨가하여, 중합체의 가교결합을 증가시키기는 것도 가능하다.

이작용성 비 메소제닉 단량체의 전형적인 예로는 탄소수 1 내지 20의 알킬기를 갖는 알킬디아크릴레이트 또는 알킬디메타크릴레이트가 있다. 둘 이상의 중합성 기를 갖는 비 메소제닉 단량체의 전형적인 예로는 트리메틸프로판트리메타크릴레이트 또는 펜타에리스리톨테트라아크릴레이트가 있다.

다른 바람직한 실시형태에서, 중합성 물질의 혼합물은, 하나의 중합성 작용기를 갖는 비 메소제닉 화합물을 70% 이하, 바람직하게는 3 내지 50 % 포함하여 이루어진다. 단일작용성 비메소제닉 단량체의 전형적인 예로는 알킬아크릴레이트 또는 알킬메타크릴레이트가 있다.

예를 들어, 비중합성 액정 화합물을 20 중량% 이하로 첨가하여, 광학 지연 막의 광학적 성질을 적합하게 할 수도 있다.

경우에 따라, 제 2 기판을 적용하여, 정렬을 돕거나 중합을 억제할 수 있는 산소를 배제시키는 것이 유리하다. 이와 달리, 불활성 기체의 대기 하에 경화를 실시할 수 있다. 그러나, 적당한 광개시제 및 높은 UV 램프 전력을 사용하여 공기 중에서 경화시키는 것도 가능하다. 양이온성 광개시제를 사용하는 경우, 대부분 산소를 배제시킬 필요는 없으나, 물은 배제시켜야 한다. 본 발명의 바람직한 실시형태에서, 불활성 기체 대기 하, 바람직하게는 질소 대기 하에 중합성 메소제닉 물질을 중합한다.

바람직한 분자 배향을 갖는 중합체 막을 얻기 위하여, 중합성 메소제닉 물질의 액정 상에서 중합이 실시되어야 한다. 따라서, 융점이 낮고 액정 상 범위가 넓은, 중합성 메소제닉 화합물 또는 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 물질을 사용하면 중합 온도를 낮출 수 있으며, 이로써 중합 공정이 더 용이해지고, 대량 생산이 특히 상당히 유리해진다.

적당한 중합 온도는, 주로 중합성 물질의 클리어링 포인트와, 특히 기판의 연화점에 따라 선택한다. 중합 온도는 중합성 메소제닉 혼합물의 클리어링 온도보다 30도 이상 낮은 것이 바람직하다.

120℃ 이하의 중합 온도가 바람직하다. 특히 90℃ 이하의 온도가 바람직하고, 60℃ 이하가 특히 더 바람직하다.

도 1은 일반적인 비보정 TN-LCD 장치,

도 2는 종래 기술에 따른 보정기를 갖는 비보정 TN-LCD 장치,

도 3 및 4는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 보정기를 갖는 보정된 TN-LCD 장치,

도 5a는 비교예 A에 따른 일반적인 비보정 TN-LCD 장치의 이소콘트라스트 도표,

6a는 종래 기술에 따른 보정기를 갖는 비교예 B의 보정된 TN-LCD 장치의 이소콘트라스트 도표,

도 7a 및 8a는 각각 본 발명에 따른 보정기를 갖는, 실시예 1 및 2의 보정된 TN-LCD 장치의 이소콘트라스트 도표,

도 5b 및 5c는 비교예 A의 일반적인 비보정 TN-LCD 장치의 수평(b) 및 수직(c) 시야면에서의 그레이 수준 다이어그램,

도 6b 및 6c는 종래 기술에 따른 보정기를 갖는 비교예 B의 보정된 TN-LCD 장치의 수평(b) 및 수직(c) 시야면에서의 그레이 수준 다이어그램,

도 7b, 7c 및 8b, 8c는 각각, 본 발명에 따른 보정기를 갖는 실시예 1 및 2의 보정된 TN-LCD 장치의 수평(b) 및 수직(c) 시야면에서의 그레이 수준 다이어그램.

본 발명은 또한 하기 실시예를 통하여 더 설명한다. 여기서 하기 약어를 사용한다:

θ 경사각[도]

Φ 트위스트 각[도]

p 나선 피치[nm]

n_e 이상 굴절 지수(20℃ 및 589nm)

n_o 정상 굴절 지수(20℃ 및 589nm)

ε_∥ 분자 장축에 평행인 유전 상수(20℃ 및 1kHz)

ε_⊥ 분자 장축에 수직인 유전 상수(20℃ 및 1kHz)

K₁₁ 제 1 탄성 상수

K₂₂ 제 2 탄성 상수

K₃₃ 제 3 탄성 상수

V_on 역치 전압[V]

V_off 포화 전압[V]

d 층 두께[㎛]

비교예 A

TN 셀(1) 및 한 쌍의 선형 편광자(2,2')를 포함하여 이루어지는, 도 1에서와 같은 비보정 표준형 TN-LCD 장치는 하기 파라미터를 갖는다.

n_e 1.5700

n_o 1.4785

ε_⊥ 3.5

ε_∥ 10.8

K₁₁ 11.7

K₂₂ 5.7

K₃₃ 15.7

d 5.25㎛

예비-경사 2°

V_on 4.07 V

V_off 1.56 V

도 5a는 디스플레이의 이소콘트라스트 도표로, 10% 단계마다 동일한 콘트라스트 범위로 나타낸다. 이소콘트라스트 도표는 V_on에서의 휘도/V_off에서의 휘도로 측정한다.

도 5b 및 5c는, 각각 수평 및 수직 시야 면에서의 선형 휘도 스케일 상에 8 개의 그레이 수준(전달 대 시야각으로 주어짐)을 나타낸다. 이상적으로는, 그레이 수준 라인이 수평이 되며, 이들이 교차되는 경우에는, 그레인 수준의 반전이 일어난다. 그레이 수준의 반전이 일어나면 매우 불리하며, 특히 그레이 수준이 더 어두운 경우에 더 불리하다. 도 5b에서, 수평 방향으로 30°와 같은 작은 각인 경우에도 수준 7 및 8이 매우 나쁘며, 도 5c에서, 수직 방향으로 30°이상의 각에서 이 수준이 교차한다는 것을 알 수 있다.

편광자는, 일반적인 LCD 디스플레이에 사용되는 표준 편광자이면 가능하다.

V_on, V_off는 TN 및 STN-LCD 디스플레이에서 일반적으로 채택되는 값에 상응한다.

비교예 B

도 2에서와 같은 통상적인 보정된 TN-LCD 장치는, WO 97/44703에 개시된 바와 같은 트위스트된 네마틱 상태의 액정층을 갖는 TN 셀(1), 한 쌍의 선형 편광자(2,2') 및 한 쌍의 보정기로 구성되며, 상기 보정기의 각각은 퍼진 O 플레이트(3,3') 및 평면 A 플레이트(4,4')로 구성된다.

TN 셀(1)은 실시예 A에서 정의된 것과 같다.

퍼진 O 플레이트(3,3')는, 한 면에서 θ_min 내지 반대면에서 θ_max 범위의 경사각 θ를 갖는 퍼진 구조를 갖는다. 이 막의 파라미터는 다음과 같다.

θ_min 2°

θ_max 88°

θ_ave 45°

n_e 1.610

n_o 1.495

d 1.2㎛

지연 69nm

평면 A 플레이트(4,4')의 파라미터는 하기와 같다.

n_e 1.610

n_o 1.495

d' 0.91㎛

지연 105 nm

도 6a는 디스플레이의 이소콘트라스트 도표이며, 도 6b 및 6c는 각각 수평 및 수직 방향에서의 그레이 수준(전달 대 시야각)이다.

이소콘트라스트 도표 도 6a에서, 디스플레이는, 실시예 A의 비보정 디스플레이에 비하여, 수평 방향에서 훨씬 더 큰 시야 각을 가지지만, 수직 방향에서는 여전히 좁다. 도 6b 및 6c에서, 이들이 이미 -30°및 30°의 각으로 교차되는 경우 수평 방향에서의 그레이 수준 7 및 8은 실시예 A의 비보정 디스플레이에 비하여 개선되나, 수직 방향에서 여전히 열등한 것으로 볼 수 있다.

실시예 1

도 3에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 보정된 TN-LCD 장치는, TN 셀(2), 한 쌍의 선형 편광자(2,2'), 두 개의 퍼진 O 플레이트(3,3') 및 두 개의 트위스트된 A 플레이트(6,6')를 포함하여 이루어지며, 각각의 ORF는 기판(5,5') 위에 제공 되고, TN 셀(1) 및 선형 편광자(2,2')는 비교예 A에 정의된 것과 같다.

퍼진 O 플레이트(3,3')는, 막 두께 d가 3.0㎛ 인 것을 제외하고는 비교예 B에 정의된 것과 같다.

기판(5,5')은 하기 반사 지수를 갖는 네거티브 복굴절 TAC 막이다.

n_x 1.48158

n_y 1.48153

n_z 1.48090

단, 상기 식에서, x 및 y는 막면에 평행 방향이고, z는 막면에 수직 방향이다.

트위스트된 A 플레이트(6,6')의 파라미터는 다음과 같다.

n_e 1.610

n_o 1.495

d" 3.0㎛

p <250nm

φ>5400°

도 7a 는 디스플레이의 이소 콘트라스트 도표를 나타내고, 도 7b 및 7c는 각각 수평 및 수직 방향에서의 그레이 수준(전달 대 시야각)을 나타낸다. 비교예 B의 종래 기술에 따른 보정된 디스플레이에 비하여, 시야각이 상당히 확대되고(도 7a 참조), 그레이 수준이 수평 및 수직 방향에서 모두 개선되는 것이 명백하다.

실시예 2

도 4a에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 보정된 TN-LCD 장치는, TN 셀(2), 한 쌍의 선형 편광자(2,2'), 두 개의 퍼진 O 플레이트(3,3') 및 두 개의 트위스트된 A 플레이트(6,6')를 포함하여 이루어지며, TN 셀(1) 및 선형 편광자(2,2')는 비교예 A에 정의된 것과 같다.

퍼진 O 플레이트(3,3')는, 막 두께 d가 3.0㎛ 인 것을 제외하고는 비교예 B에 정의된 것과 같다. 트위스트된 A 플레이트(6,6')는, 막 두께 d가 4.0㎛ 이고, 트위스트각 Φ이 >7200°인 것을 제외하고는 실시예 1에 정의된 것과 같다.

도 8a는 디스플레이의 이소콘트라스트 도표를 나타내고, 도 8b 및 8c는 각각 수평 및 수직 방향에서의 그레이 수준(전달 대 시야각)을 나타낸다. 비교예 B의 종래 기술에 따른 보정된 디스플레이에 비하여, 시야각이 상당히 확대되고(도 8a 참조), 그레이 수준이 수평 및 수직 방향에서 모두 개선되는 것이 명백하다.

실시예 3

다음의 중합성 혼합물을 조성하였다.

화학식 1의 화합물 7.5%

화학식 2의 화합물 10.5%

화학식 3의 화합물 21.5%

화학식 4의 화합물 49.5%

화학식 5의 화합물 6.5%

Irgacure 1076

4.0%

Fluorad FC171 0.5%

화학식 1 및 3의 화합물은 문헌(D.J. Broer et al., Makromol. Chem. 190, 3201-3215(1989))에 기재된 방법에 따르거나 이와 유사하게 제조할 수 있다. 이반응성 화학식 2 및 4의 화합물은 WO 93/22397에 개시된 바와 같이 제조할 수 있다. 화학식 4의 화합물은 WO 98/00428에 개시된 대로 제조한다. Irgacure 907은 시판 광개시제(Ciba AG, Basel, Switzerland)이다. Fluorad FC 171은 시판 비이온성 플루오로카본 계면활성제(3M Corp.)이다.

상기 혼합물 시료를 톨루엔 용액(15-30 중량% 범위의 농도)으로, 미리 러빙되어 기판 표면 상에 평면 정렬이 유도되어 있는 80㎛ 두께의 TAC 기판 상에 코팅하여, 코팅 두께를 다르게 하였다. 코팅 후, 시료를 실온으로 5분, 80℃로 5분간 유지하고, 실온으로 냉각시켜, 고전력 UV 램프(중간 압력 수은) 하에 10 미터/분의 속도로 통과시켰다.

0.5㎛(시료 A), 1.2㎛(시료 B) 및 5.2㎛(시료 C) 두께의 세 개의 콜레스테릭 중합체 막을 얻었는데, 이들은 UV광을 반사하고, 네거티브 C 대칭을 나타내며, 시야각 보정기로 적합하다. 도 9는 다른 시야각에서의 막 A-C의 지연막을 나타낸다.

상기 실시예는, 상기 실시예에서 사용된 것 대신에 일반적으로 또는 특정하게 기재된 반응물 및/또는 본 발명의 작동 조건을 대체하여 반복함으로써, 유사한 결과를 얻을 수 있다.

상기 상세한 설명으로부터, 당업자는 본 발명의 주요 특징을 쉽게 알 수 있으며, 이의 정신 및 범위에서 벗어나지 않게 본 발명을 다양하게 변화 및 변경시켜, 다양한 조건 및 용도에 적합하도록 만들 수 있다.

Claims (15)

1. - 하나 이상의 O 플레이트 지연자, 및

   - 90°이상의 트위스트각 Φ를 갖는 하나 이상의 트위스트된 A 플레이트 지연자를 포함하여 이루어지는 액정 디스플레이용 광학 보정기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 O 플레이트 지연자의 평균 경사각 θ_ave가 2 내지 88°인 것을 특징으로 하는 광학 보정기.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 트위스트된 A 플레이트 지연자의 트위스트각 Φ가 360°이상인 것을 특징으로 하는 광학 보정기.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 O 플레이트 지연자의 경사각 θ가 막의 한 면에서 최소값 θ_min로부터 막의 반대면에서 최대값 θ_max 까지 막 면에 수직 방향으로 단조롭게 변하는 것을 특징으로 하는 광학 보정기.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 θ_min 이 0 내지 80°인 것을 특징으로 하는 광학 보정기.
6. 제 4항에 있어서,

   상기 θ_max가 10 내지 90°인 것을 특징으로 하는 광학 보정기.
7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 O 플레이트 및/또는 트위스트된 A 플레이트의 두께가 0.1 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 광학 보정기.
8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 O 플레이트 및/또는 트위스트된 A 플레이트의 광학 지연이 6 내지 300nm인 것을 특징으로 하는 광학 보정기.
9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 O 플레이트가, 경사지거나 퍼진 구조를 갖는 선형 또는 가교결합된 중합 액정 물질을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 보정기.
10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

    상기 트위스트된 A 플레이트는 나선형으로 트위스트된 구조를 갖는 선형 또는 가교결합된 중합 키랄 액정 물질을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 보정기.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 트위스트된 A 플레이트의 키랄 액정 물질의 나선 피치는 250nm 이하인 것을 특징으로 하는 광학 보정기.
12. 하기 요소:

    - 상호 대치되는 표면을 갖는 두 개의 투명한 기판으로 형성되는 액정 셀, 상기 두 개의 투명 기판 중 하나 이상의 내부에 제공되어, 선택적으로 정렬층과 겹쳐지는 전극층, 및 상기 두 개의 투명 기판 사이에 존재하는 액정 매질,

    - 상기 투명 기판 외부에 배열되어 있는 편광자, 또는 상기 기판을 사이에 끼운 한 쌍의 편광자, 및

    - 액정 셀 및 하나 이상의 상기 편광자 사이에 위치하는, 제 1항 또는 제 2항에 따른 하나 이상의 광학 보정기를 포함하여 이루어지고,

    상기 요소는 분리하거나, 쌓거나, 서로의 상부에 탑재하거나, 서로의 상부에 코팅하거나, 접착층을 사용하여 연결시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
13. 250nm 이하의 나선 피치를 갖는 트위스트된 A 플레이트를 포함하는 네거티브 C 플레이트.
14. 제 13항에 있어서,

    하나 이상의 비키랄 중합성 메소제닉 화합물 및, 비중합성 키랄 화합물, 중합성 키랄 메소제닉 화합물 및 중합성 키랄 비-메소제닉 화합물 중에서 선택되는 하나 이상의 키랄 화합물을 포함하는 배향된 중합 조성물을 포함하여 이루어지는 트위스트된 A 플레이트를 포함하는 네거티브 C 플레이트.
15. 제 13항 또는 제 14항에 따른 하나 이상의 트위스트된 A 플레이트를 포함하는 네거티브 C 플레이트, 및 액정 셀을 포함하여 이루어지는 액정 디스플레이.

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