KR101217945B1 - Transflective ips liquid crystal display - Google Patents

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Abstract

본 발명은 패턴화된 지연 필름을 포함하는 트랜스플렉티브 인-플레인 스위칭(TIPS) 액정 디스플레이(LCD)에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a transparent in-plane switching (TIPS) liquid crystal display (LCD) comprising a patterned retardation film.

Description

트랜스플렉티브 IPS 액정 디스플레이{TRANSFLECTIVE IPS LIQUID CRYSTAL DISPLAY}Transflective IPS Liquid Crystal Display {TRANSFLECTIVE IPS LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

도 1은 본 발명에 따른 TIPS-LCD를 도시한 것이다.1 shows a TIPS-LCD according to the present invention.

도 2 및 3은 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 TIPS-LCD에서의 광학 층들의 배열을 도시한 것이다.2 and 3 show the arrangement of optical layers in a TIPS-LCD according to a preferred embodiment of the present invention.

도 4a 내지 9b는, 투과성 방식(a) 및 반사성 방식(b)에서의, 실시예 1 및 2에 따른 TIPS-LCD에 대해 계산된 각(angular) 휘도, 명 상태(bright state) 색도 및 각 콘트라스트를 도시한다. 4A-9B show angular luminance, bright state chromaticity and angular contrast calculated for TIPS-LCDs according to Examples 1 and 2 in the transmissive scheme (a) and the reflective scheme (b). Shows.

기술분야Field of technology

본 발명은 패턴화된 지연 필름을 포함하는 인-플레인 스위칭(in-plane switching, IPS) 방식의 트랜스플렉티브 액정 디스플레이(LCD)에 관한 것이다.The present invention relates to an in-plane switching (IPS) type of transparent liquid crystal display (LCD) comprising a patterned retardation film.

종래기술Prior art

휴대용 전자 장치에 대한 요구는 트랜스플렉티브 LCD에 대한 관심을 증가시켰다. 트랜스플렉티브 LCD 장치는 디스플레이를 발광시키기 위해 백라이트를 사용하지만, 명(bright) 조건에서 주변 광을 사용함에 의해 전력 소비를 감소시킬 수 있다. 그러므로 이들은 모든 주변 조건에서 보여질 수 있다. The demand for portable electronic devices has increased interest in transflective LCDs. Transflective LCD devices use a backlight to light up the display, but can reduce power consumption by using ambient light in bright conditions. Therefore they can be seen in all ambient conditions.

각 픽셀이 반사성 및 투과성 서브픽셀로 나누어진 트랜스플렉티브 디스플레이가 트위스트된 및 트위스트되지 않은 스위칭 셀 구조체에 대해 제안되었다(문헌[Kubo et al., IDW 1999, page 183-187; Baek et al., IDW 2000, page 41-44]; WO 03/019276; [Roosendaal et al., Proc. SID 2003, page 78-81]). 투과성 서브픽셀이 투과성 정면 및 후면 전극을 갖는 반면, 반사성 서브픽셀은 투과성 정면 전극 및 반사성 후면 전극을 가져서, 예컨대 "홀-인-미러(hole-in-mirror)" 기법에 의해 달성되는 패턴화된 전극 구조를 필요로 한다. 투과성 방식이 반 파장(λ/2) 광 모듈레이션(λ=입사광의 파장)을 사용하고, 반사성 방식이 1/4 파장(λ/4) 광 모듈레이션을 사용하기 때문에, 서브픽셀에 대해 상이한 셀 갭(또는 LC 층 두께)을 이용하여, 반사성 서브픽셀이 투과성 서브픽셀의 셀 갭의 약 1/2을 갖게 하는 것이 제안되었다. A transverse display in which each pixel is divided into reflective and transmissive subpixels has been proposed for twisted and non-twisted switching cell structures (Kubo et al., IDW 1999, page 183-187; Baek et al., IDW 2000, page 41-44; WO 03/019276; Roosendaal et al., Proc. SID 2003, page 78-81). The transmissive subpixels have transmissive front and back electrodes, while the reflective subpixels have transmissive front electrodes and reflective back electrodes, such as patterned, which is achieved by a "hole-in-mirror" technique. It requires an electrode structure. Since the transmissive method uses half wavelength (λ / 2) light modulation (λ = wavelength of incident light) and the reflective method uses quarter wavelength (λ / 4) light modulation, different cell gaps ( Or LC layer thickness), it has been suggested that the reflective subpixels have about one half of the cell gap of the transparent subpixels.

반사성 서브픽셀을 투과성 서브픽셀과 작동하게 만들기 위해, 무채색(또는 "광역(wide)-밴드") 1/4 파장 호일(AQWF)이 원형적으로 편광된 광의 생성에 요구된다[AQWF는 광역 파장 밴드(바람직하게는 전 가시 스펙트럼을 포함한다)에서 λ/4의 광학 지연을 보이고, 예컨대 λ/2의 광학 지연을 갖는 반 파장 호일(HWF)과 QWF를 조합시킴에 의해 형성된다]. 또한, AQWF는 투과성 픽셀을 덮을 수 있으므로, 균등한 AQWF는 셀의 백라이트 면 상에 위치되는 것이 필요하다.In order to make the reflective subpixel work with the transmissive subpixel, an achromatic (or “wide-band”) quarter wave foil (AQWF) is required for the production of circularly polarized light [AQWF is a wide wavelength band (Preferably including the entire visible spectrum) showing an optical delay of λ / 4, for example formed by combining a QWF with a half wavelength foil (HWF) having an optical delay of λ / 2. Also, since the AQWF can cover the transmissive pixels, an even AQWF needs to be located on the backlight side of the cell.

트랜스플렉티브 디스플레이에는 보통, 정면에 두 개(하나의 QWF 및 하나의 HWF) 및 후면에 두 개(하나의 QWF 및 하나의 HWF)의 총 4개의 지연기가 요구된다. 필름의 수를 감소시키기 위해, 문헌[Baek et al., IDW 2000, p.41-44]는 AQWF의 부분인 트위스트되지 않은 LC 셀의 제조하여, 셀이 QWF가 되어, 단지 두 개의 HWF가 필요하다는 것을 제안한다. 그 결과, 셀은 효과적으로 AQWF로부터 단순한 반 파장 플레이트로 스위칭된다. 이런 아이디어는 필름의 수를 감소시키고, 여전히 반사성 상태가 투과성 상태와 연합하여 작동하게 하지만, 투과성 상태가 여전히 감소된 콘트라스트, 감소된 시야각 및 불량한 색도의 단점을 갖는다. Translucent displays typically require a total of four delays: two on the front (one QWF and one HWF) and two on the back (one QWF and one HWF). To reduce the number of films, Baek et al., IDW 2000, p. 41-44, prepared untwisted LC cells that are part of the AQWF, so that the cells are QWFs, requiring only two HWFs. Suggest that As a result, the cell is effectively switched from AQWF to a simple half-wave plate. This idea reduces the number of films and still allows the reflective state to work in association with the transmissive state, but still has the disadvantages of reduced contrast, reduced viewing angle and poor chromaticity.

WO 03/019276 및 문헌[Van der Zande et al., SID 2003, p.194-197]은 반사성 및 투과성 서브픽셀에 대해 상이한 지연을 갖는 패턴화된 지연기를 포함하는 트랜스플렉티브 TN 셀 구조체를 기술한다. 패턴화된 지연기의 사용은, 트랜스플렉티브 셀 설계 시 다른 자유도를 허락하고, 또한, 디스플레이 품질 개선에 필요한 필름의 수를 감소시킬 수 있다. 그러나, 콘트라스트, 시야각 및 색도는 투과성 상태에서 여전히 불만족스럽다. WO 03/019276 and Van der Zande et al., SID 2003, p. 194-197, describe a transparent TN cell structure comprising a patterned retarder with different delays for reflective and transmissive subpixels. do. The use of patterned retarders allows for different degrees of freedom in the design of the transparent cell, and can also reduce the number of films needed to improve display quality. However, contrast, viewing angle and chromaticity are still unsatisfactory in the transmissive state.

특히, 좁은 시야 콘(cone)에 대한 난점으로 인해, 공공장소용의 보다 큰 스크린의 디스플레이 장치 또는 심지어는 실외용 텔레비전에 트랜스플렉티브 디스플레이를 사용하는 것에 대한 관심은 그다지 크지 않았다. In particular, due to the difficulty of narrow viewing cones, there has been little interest in the use of transflective displays in larger screen display devices for public places or even outdoor televisions.

본 발명의 목적은, 전술된 단점을 갖지 않고, 넓은 시야각 범위에 걸쳐 높은 콘트라스트와 명도 및 낮은 색 전이(colour shift)를 보이고, 시간 및 비용 효과적 방법으로 용이하게 제조할 수 있는 트랜스플렉티브 디스플레이를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 후술되는 상세한 설명으로부터 당업자에게 즉각 자명해질 것이다. It is an object of the present invention to produce a transmissive display which does not have the above-mentioned disadvantages, exhibits high contrast, brightness and low color shift over a wide viewing angle range and can be easily manufactured in a time and cost effective manner. To provide. Other objects of the present invention will immediately become apparent to those skilled in the art from the detailed description that follows.

본 발명의 발명자들은 이들 목적이 본 발명에서 청구되는 트랜스플렉티브 인-플레인 스위칭(IPS) 방식 디스플레이(TIPS)를 제공함에 의해 성취될 수 있음을 밝혔다. The inventors of the present invention have found that these objects can be achieved by providing a transitive in-plane switching (IPS) type display (TIPS) claimed in the present invention.

종래의 디스플레이 방식, 예컨대 전기장이 LC 층의 평면과 실질적으로 수직으로 인가되는 TN 또는 VA 방식과 비교 시에, IPS 방식은 전기장이 LC 층의 평면에 실질적으로 평행하게 인가되는 특징을 갖는다. 통상의 IPS 디스플레이는 예컨대 DE-A-40 00 451 및 EP-A-0 588 568에 기술되어 있다. 통상의 디스플레이에서, IPS 방식은 많은 영역에서 장점(예컨대 VA 및 TN 방식과 비교 시에)을 갖는 것으로 일반적으로 보고되어 있다(문헌[Endoh et al., IDW 1999, p.187-190]). 또한, 적당한 보상기(Kim, et al., IMID 2003, p.1-4) 또는 다중-도메인 구조체(Klausmann et al., J. Appl. Phys., 1998. 83(4), p. 1854-1862)와 함께 IPS 방식은 매우 우수한 LCD 시야 경험을 제공한다는 것이 보고되었다. 특히 IPS 기법은 투과성 장치에서 시야각 및 색 전이에 대한 엄격한 제한을 만족시킬 수 있는 LC-TV용으로 유용한 디자인으로서 보여진다. 그러나, 전술된 문헌은 본 발명에 청구된 트랜스플렉티브 IPS 디스플레이를 개시하지는 않는다. Compared with conventional display schemes, such as the TN or VA scheme, in which the electric field is applied substantially perpendicular to the plane of the LC layer, the IPS scheme is characterized by the fact that the electric field is applied substantially parallel to the plane of the LC layer. Typical IPS displays are described, for example, in DE-A-40 00 451 and EP-A-0 588 568. In conventional displays, the IPS scheme is generally reported to have advantages in many areas (eg, as compared to the VA and TN schemes) (Endoh et al., IDW 1999, p. 187-190). In addition, suitable compensators (Kim, et al., IMID 2003, p. 1-4) or multi-domain constructs (Klausmann et al., J. Appl. Phys., 1998. 83 (4), p. 1854-1862 It has been reported that the IPS method provides a very good LCD viewing experience. In particular, the IPS technique is seen as a useful design for LC-TV, which can meet strict limits on viewing angle and color transition in transmissive devices. However, the above mentioned document does not disclose the transmissive IPS display claimed in the present invention.

트랜스플렉티브 장치의 현재의 기술은, 반사성 상태에서 원형적으로 편광된 광의 사용 필요성 때문에, IPS 모드의 사용에 대한 제한을 두고 있다. 전기장 인가 시에 LC 매질이 그의 디렉터(director)를 디스플레이의 평면에서 재배향시키는 IPS 방식의 성질은, LC 셀이 스위칭되든지 안되든지 간에, 원형으로 편광된 광이 동일하게 영향을 받을 것을 필요로 하며, 이는 상태들 사이에 콘트라스트를 초래하지 않는다.The current technology of transmissive devices places limitations on the use of the IPS mode because of the need to use circularly polarized light in the reflective state. The nature of the IPS method in which the LC medium redirects its director in the plane of the display upon application of the electric field requires that circularly polarized light be equally affected, whether or not the LC cell is switched. This does not cause contrast between states.

본 발명자들은 이런 제한들이 IPS 디스플레이의 적절한 설계에 의해 극복될 수 있음을 추가로 발견하였다. 예컨대, IPS LC 셀을 AQW 지연기의 스위칭가능한 QW 부분으로 제조하고, 이를 스위칭가능하지 않은 HWF와 조합하는 것이 트랜스플렉티브 장치에서의 IPS의 사용 가능성을 열어 놓는데, 그 이유는 현재 IPS 셀은 원형적으로 편광된 광에 대해 작동되도록 시도되고 있지 않지만, 선형적으로 편광된 광을 취하여 이를 원형으로 전환시키거나 또는 이를 선형으로 남겨둘 수 있기 때문이다. 또한, 콘트라스트, 시야각 및 색도를 개선시키기 위해, 반사성 서브픽셀을 덮는 HWF 영역 및 투과성 서브픽셀을 덮는 비-지연 영역을 갖는 HWF가 패턴화된 인셀(in cell) 지연기로서 적용된다. 광학 성능의 개선 이외에, 이는 또한 필름의 수를 감소시켜, 감소된 두께, 더 높은 명도 및 더 용이하고 저렴한 제조 공정을 가져 온다. The inventors have further discovered that these limitations can be overcome by proper design of the IPS display. For example, fabricating an IPS LC cell into the switchable QW portion of an AQW retarder and combining it with a non-switchable HWF opens up the possibility of using IPS in a translucent device because the current IPS cell is a prototype. Although no attempt is made to operate on polarized light, it is possible to take linearly polarized light and convert it to circular or leave it linear. In addition, to improve contrast, viewing angle, and chromaticity, HWFs with HWF regions covering reflective subpixels and non-delay regions covering transmissive subpixels are applied as patterned in cell retarders. In addition to improving optical performance, this also reduces the number of films, resulting in reduced thickness, higher brightness and easier and cheaper manufacturing processes.

용어의 정의Definition of Terms

본원에서 사용되는 용어 '필름'은 기계적 안정성을 갖는 경질(rigid) 또는 가요성 자가-지지성 또는 프리-스탠딩(free-standing) 필름 뿐만 아니라 지지 기판 상에 또는 두 기판 사이에 있는 코팅 또는 층을 포함한다.As used herein, the term 'film' refers to a rigid or flexible self-supporting or free-standing film having mechanical stability, as well as a coating or layer on or between the supporting substrates. Include.

용어 '액정 또는 메소제닉(mesogenic) 물질' 또는 '액정 또는 메소제닉 화합물'은 하나 이상의 막대형, 보드형 또는 디스크형 메소제닉 그룹, 즉 액정 상 성질을 유발하는 능력을 갖는 그룹을 포함하는 물질 또는 화합물을 가리킨다. 또한, 막대형 또는 보드형 그룹을 갖는 액정(LC) 화합물은 '칼라미틱(calamitic)' 액정으로서 당업계에 공지되어 있다. 또한, 디스크형 그룹을 갖는 액정(LC) 화합물은 '디스코틱(discotic)' 액정으로서 당업계에 공지되어 있다. 메소제닉 그룹을 포함하는 화합물 또는 물질은 그들 자체가 필수적으로 액정 상을 보여야 하는 것은 아니며, 다른 화합물과의 혼합물 상태에서만 액정 상을 보이거나, 또는 메소제닉 화합물 또는 물질, 또는 이들의 혼합물이 중합될 경우에 액정 상을 보일 수도 있다.The term 'liquid crystal or mesogenic material' or 'liquid crystal or mesogenic compound' refers to a substance comprising one or more rod, board or disc mesogenic groups, ie groups having the ability to induce liquid crystalline phase properties or Point to a compound. In addition, liquid crystal (LC) compounds having rod or board groups are known in the art as 'calamitic' liquid crystals. In addition, liquid crystal (LC) compounds having a disk-like group are known in the art as 'discotic' liquid crystals. Compounds or materials comprising mesogenic groups do not necessarily have to show a liquid crystalline phase by themselves, they show a liquid crystalline phase only in a mixture with other compounds, or a mesogenic compound or material, or a mixture thereof can be polymerized. In this case, a liquid crystal phase may be shown.

간결하게 하기 위해, 용어 '액정 물질'이 이후에서 메소제닉 물질 및 액정 물질 모두에 대해서 사용된다. For brevity, the term 'liquid crystal material' is hereafter used for both mesogenic and liquid crystal materials.

또한, 하나의 중합성 기를 갖는 중합성 화합물은 '일반응성' 화합물로서 불리고, 두 개의 중합성 기를 갖는 중합성 화합물은 '이반응성' 화합물로서 불리고, 두 개보다 많은 중합성 기를 갖는 중합성 화합물은 '다반응성' 화합물로서 불린다. 중합성 기가 없는 화합물은 또한 '비반응성' 화합물로서 불린다.In addition, a polymerizable compound having one polymerizable group is referred to as a 'mono-reactive' compound, a polymerizable compound having two polymerizable groups is called a 'direactive' compound, and a polymerizable compound having more than two polymerizable groups It is referred to as a 'polyreactive' compound. Compounds without polymerizable groups are also referred to as 'non-reactive' compounds.

용어 '반응성 메소젠(RM)'은 중합성 메소제닉 또는 액정 화합물을 의미한다. The term 'reactive mesogen (RM)' means a polymerizable mesogenic or liquid crystalline compound.

용어 '디렉터'는 당업계에 공지되어 있고, LC 물질의 메소제닉 그룹의 긴 분자 축(칼라미틱 화합물의 경우) 또는 짧은 분자 축(디스코틱 화합물의 경우)의 바람직한 배향 방향을 의미한다. The term 'director' is known in the art and means the preferred orientation direction of the long molecular axis (for calamitic compounds) or the short molecular axis (for discotic compounds) of the mesogenic groups of the LC material.

단축 양성 복굴절 LC 물질을 포함하는 필름에서, 광학 축은 디렉터에 의해 주어진다. In films comprising uniaxial positive birefringent LC materials, the optical axis is given by the director.

용어 '호메오트로픽 구조' 또는 '호메오트로픽 배향'은 광학 축이 필름 평면에 실질적으로 수직인(즉, 필름 법선에 실질적으로 평행한) 필름을 의미한다.The term 'homeotropic structure' or 'homeotropic orientation' means a film whose optical axis is substantially perpendicular to the film plane (ie, substantially parallel to the film normal).

용어 '평면형 구조' 또는 '평면형 배향'은 광학 축이 필름 평면에 실질적으로 평행한 필름을 의미한다. The term 'planar structure' or 'planar orientation' means a film whose optical axis is substantially parallel to the film plane.

용어 'A 플레이트'는 층의 평면과 평행하게 배향된 특별 축을 갖는 단축 복굴절성 물질의 층을 사용하는 광학 지연기를 의미한다. The term 'A plate' means an optical retarder using a layer of uniaxial birefringent material having a special axis oriented parallel to the plane of the layer.

용어 'C 플레이트'는 층의 평면과 수직으로 배향된 특별 축을 갖는 단축 복굴절성 물질의 층을 사용하는 광학 지연기를 의미한다. The term 'C plate' means an optical retarder using a layer of uniaxial birefringent material having a special axis oriented perpendicular to the plane of the layer.

균일 배향을 갖는 광학적 단축 복굴절성 액정 물질을 포함하는 A- 및 C-플레이트에서, 필름의 광학 축은 특별 축의 방향에 의해 주어진다. In A- and C-plates comprising optically uniaxial birefringent liquid crystal materials with uniform orientation, the optical axis of the film is given by the direction of the special axis.

또한, 양성 복굴절률을 갖는 광학적 단축 복굴절성 물질을 포함하는 A- 및 C-플레이트는 '+A/C 플레이트' 또는 '양성 A/C 플레이트'로서 나타낸다. 또한, 음성 복굴절률을 갖는 광학적 단축 복굴절성 물질을 포함하는 A- 및 C-플레이트는 '-A/C 플레이트' 또는 '음성 A/C 플레이트'로서 나타낸다. In addition, A- and C-plates comprising optically uniaxial birefringent materials with positive birefringence are referred to as '+ A / C plates' or 'positive A / C plates'. In addition, A- and C-plates comprising optically uniaxial birefringent materials having negative birefringence are referred to as '-A / C plates' or 'negative A / C plates'.

"E-방식"은, 디스플레이 셀에 도입 시에 입력 편광 방향이 LC 분자들의 디렉터에 실질적으로 평행한, 즉 특별(extraordinary, E) 굴절률에 따르는 트위스트된 네마틱 액정 디스플레이(TN-LCD)를 의미한다. "O-방식"은, 디스플레이 셀에 도입 시에 입력 편광이 디렉터에 실질적으로 수직인, 즉 통상의(ordinary, O) 굴절률에 따르는 TN-LCD를 의미한다. "E-way" means a twisted nematic liquid crystal display (TN-LCD) whose input polarization direction upon introduction into a display cell is substantially parallel to the director of LC molecules, ie according to extraordinary (E) refractive index. do. "O-way" means a TN-LCD whose input polarization upon introduction into a display cell is substantially perpendicular to the director, i.e. according to an ordinary (O) refractive index.

달리 언급되지 않는 한, 용어 선형 편광기의 "편광 방향"은 편광기 소광 축을 의미한다. 예컨대 이색(dichroic) 요오드계 염료를 포함하는 연신된 플라스틱 편광기 필름의 경우, 소광 축은 보통 연신 축에 상응한다. Unless stated otherwise, the term "polarization direction" of a linear polarizer means the polarizer extinction axis. In the case of stretched plastic polarizer films, for example comprising dichroic iodine based dyes, the extinction axis usually corresponds to the stretching axis.

발명의 요약Summary of the Invention

본 발명은, LC 층의 평면에 평행한 주 성분을 갖는 전기장 인가 시에 상이한 배향들 사이에서 스위칭가능한 LC 층 및 전극 층을 포함하는, 인-플레인(in-plane) 스위칭(IPS) 방식의 LC 셀(상기 전극 층은 투명 기판의 내부에 제공되는 것이 바람직하다); LC 셀을 샌드위칭하고, 정면 및 후면 편광 방향을 갖는 임의적인 정면 및 후면 편광기; 및 한정된 지연을 갖는 영역 및 실질적으로 지연을 갖지 않는 영역의 패턴을 갖고, 상기 지연 영역이 오직 반사성 서브픽셀만을 필수적으로 덮도록 배열된, 상기 정면 편광기 및 LC 층 사이에 위치된 하나 이상의 지연 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는, 반사성 및 투과성 서브픽셀로 나누어진 하나 이상의 픽셀을 포함하는 트랜스플렉티브(transflective) 액정 디스플레이(LCD)에 관한 것이다.The present invention relates to an LC in an in-plane switching (IPS) scheme comprising an LC layer and an electrode layer switchable between different orientations upon application of an electric field having a principal component parallel to the plane of the LC layer. A cell (the electrode layer is preferably provided inside the transparent substrate); Optional front and rear polarizers which sandwich the LC cell and have front and rear polarization directions; And at least one retardation film positioned between the front polarizer and the LC layer, having a pattern of regions with defined delays and regions with substantially no delays, wherein the delay regions are arranged to essentially cover only reflective subpixels. A transflective liquid crystal display (LCD) comprising one or more pixels divided into reflective and transmissive subpixels.

또한, 본 발명은, 투과성(transmissive) 및 반사성 서브픽셀을 포함하는 TIPS-LCD에 사용하기 위한, 반 파장(λ/2) 지연을 갖는 영역 및 실질적으로 지연을 갖지 않는 영역의 패턴을 갖는 패턴화된 HWF에 관한 것이다.The invention also provides a patterning with a pattern of regions with half wavelength (λ / 2) delay and regions substantially free of delay, for use in TIPS-LCDs comprising transmissive and reflective subpixels. Is about HWF.

전술된 바와 같이, 트랜스플렉티브 장치에서 IPS를 사용할 때의 하나의 문제는 원형적으로 편광된 광이 그의 배향과 무관하게 복굴절 물질에 의해 영향을 받아, IPS 셀이 한 위치에서 우 원형(right circular)을 좌 원형(left circular)으로 전환시키는 경우, 평면 내에서의 다른 위치로 스위칭될 때 이는 동일하게 행동하여, 콘트라스트가 생기지 않게 된다는 것이다. As mentioned above, one problem when using IPS in a transmissive device is that circularly polarized light is affected by birefringent material regardless of its orientation so that the IPS cell is right circular in one position. In the case of switching to the left circular, when switching to another position in the plane, it behaves the same, so that no contrast occurs.

이런 문제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 IPS 셀은, 원형적으로 편광된 광을 생성하는 소자의 일부로 제조된다. 무채색 QWF 더블렛(doublet)을 제조하기 위해 배향된 HWF 및 QWF로 구성된 표준 AQWF를 고려하는 경우, QWF를 스위칭가능한 LC 셀로 대체하는 것이 가능하며, 이는 IPS 방식의 사용을 가능하게 함과 동시에 필요한 필름의 수를 감소시킬 수 있다. 이는, 암(dark) 상태에서는 원형적으로 편광된 광을 생성하고 명(bright) 상태에서는 선형적으로 편광된 광을 생성하도록 LC 셀이 스위칭될 수 있기 때문에, 반사성 상태에서 이상적이다.To solve this problem, an IPS cell according to the invention is made of part of a device that produces circularly polarized light. When considering standard AQWF consisting of oriented HWF and QWF to produce achromatic QWF doublet, it is possible to replace QWF with switchable LC cells, which allows the use of IPS schemes while simultaneously requiring film Can be reduced. This is ideal in a reflective state because the LC cell can be switched to produce circularly polarized light in the dark state and linearly polarized light in the bright state.

다른 문제는 투과성 상태에 대한 디스플레이 설계에 관한 것이다. 반사성 서브픽셀에서 광은 LC 층을 2회 통과하기 때문에, 이것의 셀 갭은 동일한 지연을 제공하는 투과성 서브픽셀의 셀 갭의 약 0.5배가 바람직하다. 따라서, 투과성 LC 셀은 이제 후면 대 후면으로(back to back) 적용된 두 개의 QWF에 효과적으로 대응된다. 이는, 교차된 편광기의 사용이 높은 색도 또는 낮은 콘트라스트를 생성하는것을 의미하며, 이들 모두가 허용되지 않는다. 이 문제를 해결하기 위해, 반사부 및 투과부가 함께 작동하도록 만들기 위해 패턴화된 지연기가 사용된다. 예컨대 패턴화된 지연기는, 반사성 서브픽셀 위에 HWF 지연을 제공하고, 투과성 서브픽셀 위에 광학적 등방성 영역을 제공하도록 패턴화된 반응성 메소젠 물질로부터 제조된다. Another problem relates to display designs for transmissive states. Since light in the reflective subpixel passes through the LC layer twice, its cell gap is preferably about 0.5 times the cell gap of the transmissive subpixel, which provides the same delay. Thus, the transparent LC cell now effectively corresponds to two QWFs applied back to back. This means that the use of crossed polarizers produces high chromaticity or low contrast, all of which are not allowed. To solve this problem, a patterned retarder is used to make the reflector and the transmission work together. For example, patterned retarders are fabricated from patterned reactive mesogen materials to provide HWF delay over reflective subpixels and to provide optically isotropic regions over transmissive subpixels.

이런 방식으로, 바람직한 반사성 광학기와 조합된 IPS 투과성 광학기의 이익을 가져 모든 면에서 우수한 트랜스플렉티브 디스플레이를 제조할 수 있다. In this way, the benefits of IPS transmissive optics in combination with the desired reflective optics can be used to produce excellent transmissive displays in all respects.

반사성 서브픽셀에서, 바람직하게는 LC 층은 1/4 파장 지연을 갖고, 따라서 스위칭가능한 1/4 파장 지연기의 기능을 갖는다. 반사성 서브픽셀에서의 LC 층의 지연은 입사광 파장의 0.25배가 바람직하다. 지연 값은 특히 바람직하게는 90 내지 200nm, 매우 바람직하게는 130 내지 145nm이다. In the reflective subpixel, preferably the LC layer has a quarter wavelength delay and thus has the function of a switchable quarter wavelength retarder. The delay of the LC layer in the reflective subpixel is preferably 0.25 times the incident light wavelength. The retardation value is particularly preferably 90 to 200 nm, very preferably 130 to 145 nm.

투과성 서브픽셀에서의 LC 층의 지연은 입사광 파장의 0.5배 또는 반사성 서브픽셀 중의 LC 층의 지연의 2배가 바람직하다. 지연 값은 특히 바람직하게는 180 내지 400nm, 매우 바람직하게는 260 내지 290nm이다. The delay of the LC layer in the transparent subpixel is preferably 0.5 times the incident light wavelength or twice the delay of the LC layer in the reflective subpixel. The retardation value is particularly preferably 180 to 400 nm, very preferably 260 to 290 nm.

적당한 셀 갭은 사용된 LC 매질의 복굴절률에 따라 선택될 수 있다. 적당한 셀 갭은, 예컨대 0.5 내지 5㎛의 범위이다. The appropriate cell gap can be selected depending on the birefringence of the LC medium used. Suitable cell gaps are, for example, in the range from 0.5 to 5 μm.

달리 언급되지 않는 한, 전술된 지연 값은 550nm의 중심 파장을 참조한다. Unless stated otherwise, the aforementioned delay values refer to a center wavelength of 550 nm.

본 발명에 따른 바람직한 TIPS-LCD는 액정(LC) 셀; LC 셀의 제 1 면 상의 제 1 선형 편광기; LC 셀의 제 2 면 상의 제 2 선형 편광기; 및 상이한 지연 및/또는 배향을 갖는 영역의 패턴을 갖는, LC 셀의 제 1 및 제 2 기판 사이에 위치된 하나 이상의 패턴화된 지연 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 LCD를 포함하고, 상기의 편광기, 지연 필름 및 LC 층의 배향 방향은 전술 및 후술되는 바와 같이 정의된 바와 같되, 상기 액정 셀은 Preferred TIPS-LCDs according to the invention include liquid crystal (LC) cells; A first linear polarizer on the first side of the LC cell; A second linear polarizer on the second side of the LC cell; And at least one patterned retardation film positioned between the first and second substrates of the LC cell, having a pattern of regions with different retardations and / or orientations. The orientation direction of the retardation film and the LC layer is as defined above and below, wherein the liquid crystal cell

서로 평행한 제 1 및 제 2 기판 평면(이들 중 하나 이상은 입사광에 대해 투명하다);First and second substrate planes parallel to one another, at least one of which is transparent to incident light;

LC 셀의 각각의 픽셀을 각각 스위칭하기 위해 사용될 수 있는, 상기 기판들 중 하나 상의 비선형 전기 소자의 어레이(상기 소자는 트랜지스터와 같은 활성 소자가 바람직하고, TFT가 매우 바람직하다);An array of nonlinear electrical elements on one of the substrates, which can be used to switch each pixel of the LC cell respectively, wherein the element is preferably an active element such as a transistor, and a TFT is very preferred;

원색의 적색, 녹색 및 청색(R, G, B) 중 하나를 투과시키는 상이한 픽셀의 패턴을 갖고, 상기 기판들 중 하나에 제공되는 컬러 필터 어레이(컬러 필터가 임의적으로 평탄화 층에 의해 덮힌다);Array of color filters provided with one of the substrates, having a pattern of different pixels transmitting one of the primary red, green and blue (R, G, B) (color filters are optionally covered by the planarization layer) ;

LC 층의 평면에 평행한 주 성분을 갖는 전기장이 인가될 수 있도록 설계된, 상기 제 1 또는 제 2 기판의 내부에 제공되는 전극 층;An electrode layer provided inside of the first or second substrate, designed to apply an electric field having a main component parallel to the plane of the LC layer;

임의적으로 상기 전극에 제공된 정렬 층; 및 An alignment layer optionally provided on the electrode; And

전기장 인가에 의해 둘 이상의 상이한 배향들 사이에서 스위칭가능한 LC 매질
을 포함한다.
LC medium switchable between two or more different orientations by electric field application
.

LC 층의 평면에 실질적으로 평행한 전기장을 제공하기 위해, 적당한 IPS 전극 설계, 예컨대 인터디지트형(interdigited) 전극은 당업계에 공지되어 있고, 문헌에 기술되어 있다.In order to provide an electric field substantially parallel to the plane of the LC layer, suitable IPS electrode designs, such as interdigited electrodes, are known in the art and described in the literature.

패턴화된 지연 필름은 한정된 축-상 지연(0 미만 또는 0 초과의 값을 가진다)을 갖는 영역 및 축-상 지연이 없는 지역을 포함한다. 필름의 지연 영역에서, 광학 축은 필름 평면에 평행한 것이 바람직하다(A-플레이트 대칭). 필름의 비지연 영역에서, 필름은 예컨대 광학적으로 등방성 물질을 포함하거나, 또는 광학 축은 예컨대 필름 평면에 수직이다(C-플레이트 대칭). The patterned retardation film comprises an area with a defined axial-phase delay (having a value less than or greater than zero) and an area free of an axial delay. In the retarded region of the film, the optical axis is preferably parallel to the film plane (A-plate symmetry). In the non-delay region of the film, the film comprises, for example, an optically isotropic material, or the optical axis is eg perpendicular to the film plane (C-plate symmetry).

본 발명에 따른 트랜스플렉티브 LCD에서, 패턴화된 지연기는 스위칭가능한 LC 셀을 형성하고 스위칭가능한 LC 매질을 함유하는 기판들 사이에 제공된다("인셀(incell)" 적용). 광학 지연기가 보통 LC 셀 및 편광기 사이에 위치되는 통상의 디스플레이와 비교 시에, 광학 지연기의 인셀 적용은 몇몇 장점을 갖는다. 예컨대, 광학 지연기가 LC 셀을 형성하는 유리 기판의 외부에 부착된 디스플레이는 보통 심각하게 시야 각 특성을 손상시킬 수 있는 시차(parallax) 문제를 갖는다. 지연기가 LC 디스플레이 셀 내부에 제조되는 경우, 이들 시차 문제는 감소되거나, 또는 심지어는 제거될 수 있다.In the transmissive LCD according to the invention, a patterned retarder forms a switchable LC cell and is provided between the substrates containing the switchable LC medium ("incell" application). In comparison to conventional displays where the optical retarder is usually located between the LC cell and the polarizer, the in-cell application of the optical retarder has several advantages. For example, displays having optical retarders attached to the outside of the glass substrates that form the LC cells usually have parallax problems that can seriously impair viewing angle characteristics. If the retarder is fabricated inside the LC display cell, these parallax problems can be reduced or even eliminated.

바람직하게는, 패턴화된 지연기는 디스플레이의 정면부, 바람직하게는 컬러 필터와 LC 매질 사이에 위치되거나, 또는 편광 층이 존재하는 경우 컬러 필터와 편광 층 사이에 위치된다. Preferably, the patterned retarder is positioned in front of the display, preferably between the color filter and the LC medium, or between the color filter and the polarizing layer, if present.

패턴화된 지연기의 두께는 바람직하게는 0.5 내지 3.5 미크론, 매우 바람직하게는 0.6 내지 3 미크론, 가장 바람직하게는 0.7 내지 2.5 미크론이다. The thickness of the patterned retarder is preferably 0.5 to 3.5 microns, very preferably 0.6 to 3 microns, most preferably 0.7 to 2.5 microns.

바람직하게는 패턴화된 지연기는 180 내지 400nm, 가장 바람직하게는 200 내지 350nm의 축-상 지연(즉, 0°에서의 시야각)을 갖는 반 파장 지연 필름(HWF)이다. Preferably the patterned retarder is a half wavelength retardation film (HWF) with an axial-phase retardation (ie, viewing angle at 0 °) of 180 to 400 nm, most preferably 200 to 350 nm.

패턴화된 지연기가 1/4 파장 지연 필름(QWF)이면, 바람직하게는 90 내지 200nm, 가장 바람직하게는 100 내지 175nm의 축-상 지연을 갖는다. If the patterned retarder is a quarter wavelength retardation film (QWF), it preferably has an axial phase retardation of 90 to 200 nm, most preferably 100 to 175 nm.

본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 LCD의 어셈블리가 도 1에 개략적으로 도시된다. 도 1의 상부는 디스플레이의 정면부(즉, 뷰어면)에 상응한다. 도 1의 하부는 디스플레이의 후면부(즉, 백라이트면)에 상응한다. 도 1은 두 개의 투명한 평면 평행한 기판(11a/b)(예컨대 유리 기재)와 기판을 샌드위칭하는 교차된 편광 방향을 갖는 두 개의 편광기(13a/b) 사이에 한정된 스위칭가능한 LC 매질(12)의 층을 포함하는 LCD의 한 픽셀(10)을 예시적으로 도시한다.An assembly of an LCD according to a preferred embodiment of the invention is shown schematically in FIG. 1. The top of FIG. 1 corresponds to the front portion of the display (ie, viewer surface). The lower part of FIG. 1 corresponds to the back portion (ie, backlight side) of the display. 1 shows a switchable LC medium 12 defined between two transparent planar parallel substrates 11a / b (eg glass substrates) and two polarizers 13a / b having crossed polarization directions sandwiching the substrate. Illustratively illustrates one pixel 10 of an LCD comprising a layer of.

디스플레이는 LC 층의 후면에 반사성 전극(14a) 및 투명 전극(14b)의 패턴을 추가로 포함하여, 두 세트의 반사성 서브픽셀(10a) 및 투과성 서브픽셀(10b)을 형성한다. 투명 전극(14b)은 예컨대 인듐 주석 옥사이드(ITO)의 층이다. 반사성 전극은 예컨대 ITO 층(14a1) 및 LC 매질을 투과한 광을 뷰어에게 되돌아가게 하는(휘어진 화살표로 지시됨) 반사성 층(14a2)을 포함한다. 반사성 층(14a2)은 예컨대 금속 층(예, Al)이거나, 또는 홀을 갖는 미러로서 형성될 수 있다(미러 영역은 반사성 서브픽셀에 있고, 홀은 투과성 서브픽셀에 있다). 전극 층(14a1) 및 미러(14a2)는 인접 층일 수 있거나, 또는 도 1에 도시된 바와 같이 공간적으로 분리될 수 있다. The display further includes a pattern of reflective electrodes 14a and transparent electrodes 14b on the back side of the LC layer to form two sets of reflective subpixels 10a and transparent subpixels 10b. The transparent electrode 14b is, for example, a layer of indium tin oxide (ITO). The reflective electrode includes, for example, an ITO layer 14a1 and a reflective layer 14a2 which causes the light transmitted through the LC medium to be returned to the viewer (indicated by the curved arrow). The reflective layer 14a2 can be formed, for example, as a metal layer (eg Al) or as a mirror with holes (mirror regions are in the reflective subpixels and holes are in the transmissive subpixels). The electrode layer 14a1 and the mirror 14a2 may be adjacent layers or may be spatially separated as shown in FIG. 1.

디스플레이는 적색, 녹색 및 청색 픽셀을 갖는 컬러 필터(15) 및 패턴화된 인셀 지연 필름(16)을 추가로 포함한다. 인셀 지연기(16)는 한정된 지연(0 미만 또는 0 초과의 값을 갖는다)을 갖는 영역 및 축-상 지연을 갖지 않는 영역(16b)의 패턴을 갖는다. 지연 영역(16a)은 반사성 서브픽셀(10a)을 덮고, 비지연성 영역(16b)은 투과성 서브픽셀(10b)을 덮는다. The display further includes a color filter 15 having red, green and blue pixels and a patterned in-cell retardation film 16. In-cell delay 16 has a pattern of regions with a finite delay (has a value less than zero or greater than zero) and regions 16b having no on-axis delay. Delay region 16a covers reflective subpixel 10a and non-delay region 16b covers transmissive subpixel 10b.

디스플레이가 도 1에 도시된 바와 같은 활성-매트릭스형인 경우, 이는 각각의 픽셀을 각각 스위칭하기 위해 사용되는 비선형 전기 소자(17)(예컨대 TFT)의 어레이를 전극(14)에 근접한 면 상에, 바람직하게는 컬러 필터(15)의 면과 마주보는 면 상에 또한 포함한다.If the display is of an active-matrix type as shown in Fig. 1, it is preferable that an array of nonlinear electrical elements 17 (e.g., TFTs) used to switch each pixel, respectively, on the side proximate to the electrode 14, preferably. It is also included on the side facing the side of the color filter 15.

바람직하게는 반사성 및 투과성 서브픽셀(10a/b)은 도 1에서 이중 화살표로 지시되는 바와 같이 상이한 셀 갭을 갖는다. 바람직하게는 투과성 서브픽셀(10b)의 셀 갭은 반사성 서브픽셀(10a)의 셀 갭의 두배이다. Preferably the reflective and transmissive subpixels 10a / b have different cell gaps as indicated by the double arrows in FIG. 1. Preferably, the cell gap of the transparent subpixel 10b is twice the cell gap of the reflective subpixel 10a.

상이한 셀 갭을 성취하기 위해, 반사성 서브픽셀은 예를 들면, 투명한 수지(예컨대, 포토레지스트)로부터 형성될 수 있는 스텝(18)을 포함한다. 스텝(18)은 LC 셀의 정면부 또는 후면부에 존재할 수 있다.In order to achieve different cell gaps, the reflective subpixels include step 18, which may be formed, for example, from a transparent resin (eg, photoresist). Step 18 may be at the front or back of the LC cell.

또한 전극(14a/b)은 정렬층(미도시)에 의해 덮혀 LC 매질(12)에서 목적하는 표면 정렬을 유도 또는 증진시킬 수 있다. 임의적으로, 또한 컬러 필터(15) 및 패턴화된 인셀 지연 필름(16) 사이에 제공된 정렬층(미도시)이 있다. 또한, 디스플레이는 후면에 백라이트(미도시)를 포함할 수 있다. The electrodes 14a / b may also be covered by an alignment layer (not shown) to induce or enhance the desired surface alignment in the LC medium 12. Optionally, there is also an alignment layer (not shown) provided between the color filter 15 and the patterned in-cell retardation film 16. In addition, the display may include a backlight (not shown) at the rear.

본 발명에 따른 TIPS-LCD에서, 바람직하게는, 편광기, LC 셀, 인셀 지연 필름 및 임의적인 추가적 지연 필름을 포함하는 광학 층은 이들의 광학 축이 서로 각각에 대해 특정 배향 방향을 갖도록 배열된다. In TIPS-LCDs according to the invention, preferably, the optical layers comprising polarizers, LC cells, in-cell retardation films and optional additional retardation films are arranged such that their optical axes have a specific orientation direction with respect to each other.

본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 TIPS-LCD의 작동이 예시적으로 후술된다.Operation of a TIPS-LCD according to a preferred embodiment of the present invention is exemplarily described below.

본 발명의 바람직한 제 1 실시양태에 따른 TIPS-LCD는 교차 섹션에 도 2에 예시적으로 도시된 광학 층의 스택을 갖는데, 이는 반사성 서브픽셀(12a) 및 투과성 서브픽셀(12b)로 나누어진 LC 층, 반사기(14a), 정면 및 후면 편광기(13a/b) 및 패턴화된 인셀 HWF(16)를 포함하고, 반사성 서브픽셀을 덮는 반 파장 영역(16a) 및 투과성 서브픽셀을 덮는 광학적 등방성 영역(16b)의 패턴을 갖는다. The TIPS-LCD according to the first preferred embodiment of the present invention has a stack of optical layers exemplarily shown in FIG. 2 in the cross section, which is divided into a reflective subpixel 12a and a transparent subpixel 12b. A half wavelength region 16a covering the reflective subpixels and an optically isotropic region covering the reflective subpixels, including a layer, a reflector 14a, front and rear polarizers 13a / b, and a patterned in-cell HWF 16; 16b).

편광기(13a/b)의 투과 축은 각각 +45° 및 -45°로 배향되고, HWF 영역의 광학 축(16a)은 +22.5°로 배향된다. The transmission axis of the polarizer 13a / b is oriented at + 45 ° and -45 °, respectively, and the optical axis 16a of the HWF region is oriented at + 22.5 °.

반사성 투과성 서브픽셀의 LC 층의 두께(d/2)는 실질적으로 투과성 서브픽셀(d)의 두께의 0.5배이다. LC 층의 지연 Δn?d(여기서, Δn은 LC 매질의 복굴절률이다)은 투과성 서브픽셀이 입사광에 대해 실질적으로 반 파장 지연을 갖고, 반사성 서브픽셀이 실질적으로 1/4 파장 지연을 갖도록 선택된다.The thickness d / 2 of the LC layer of the reflective transmissive subpixel is substantially 0.5 times the thickness of the transmissive subpixel d. The delay Δn? D of the LC layer, where Δn is the birefringence of the LC medium, is selected such that the transmissive subpixel has a substantially half-wave delay with respect to incident light and the reflective subpixel has a substantially quarter wavelength delay. .

투과성 서브픽셀은 보통의 IPS 셀과 같은 방식으로 작동한다. LC 층은 선택된 또는 명(백색) 상태(전기장 인가됨) 및 비선택된 또는 암(흑색) 상태(전기장 인가 안됨)에서 실질적으로 평면형 정렬을 갖는다. 암 상태에서, 예컨대 셀 표면의 러빙(rubbing) 방향에 의해 주어지는 LC 디렉터 배향은 정면 및 후면 편광기 방향에 대해 각각 평행 및 수직인 것이 바람직하다. 명 상태에서, 셀 내에서의 LC 층의 대부분은 바람직하게는 정면 및 후면 편광기 방향에 대해 ±45°의 디렉터 배향(모노-도메인 IPS LCD에서)으로 스위칭된다[일반적으로, 하나의 장(field)이 IPS 디스플레이에 인가되면, 일부 LC 분자는(예컨대 기판에 있는 LC 분자들처럼) 그 장에 따라 재정렬되지 않으므로, 평균 디렉터를 추정하여 스위칭을 계산해야 한다]. 백라이트 면으로부터 디스플레이로 유입되는 광은 후면 편광기에 의해 선형적으로 편광된다. 암 상태에서, 광의 편광 배향은 영향을 받지 않으므로, 광은 교차된 정면 편광기에 의해 차단된다. 명 상태에서, 광의 편광 방향은 LC 층(±45°의 평균 배향 및 반 파장 지연을 갖는다)에 의해 회전되므로, 광은 정면 편광기를 통과할 수 있다.Transmissive subpixels work in the same way as a normal IPS cell. The LC layer has a substantially planar alignment in the selected or bright (white) state (field applied) and in the unselected or dark (black) state (field not applied). In the dark state, the LC director orientation, for example given by the rubbing direction of the cell surface, is preferably parallel and perpendicular to the front and rear polarizer directions, respectively. In the bright state, most of the LC layer in the cell is preferably switched to a director orientation (in mono-domain IPS LCD) of ± 45 ° with respect to the front and rear polarizer directions (generally, one field). When applied to this IPS display, some LC molecules (such as LC molecules on the substrate) are not rearranged according to the field, so the average director must be estimated to calculate the switching]. Light entering the display from the backlight side is linearly polarized by the back polarizer. In the dark state, the polarization orientation of the light is not affected, so the light is blocked by the crossed front polarizers. In the bright state, the direction of polarization of light is rotated by the LC layer (having an average orientation of ± 45 ° and half wavelength delay), so that light can pass through the front polarizer.

다른 바람직한 실시양태에서, TIPS-LCD는, 투과성 서브픽셀(10b)이 백색 상태에서 LC 디렉터의 상이한 배향 방향을 갖는 다중(예, 두 개) 도메인으로 부분할(subdivide)되어 개선된 시야각 특성을 가져오는 다중-도메인 디스플레이이다. 이는 예컨대 목적하는 바와 같이 또는 특정 전극 설계에 의해 상이한 배향 방향을 포함하는 다중-도메인 정렬 층을 제공함에 의해 성취될 수 있다. 바람직한 TIPS-LCD에서, 투과성 서브픽셀은 정면 및 후면 편광기 방향에 대해 +45° 및 -45° 모두의 LC 디렉터 배향 방향(백색 상태에서)을 갖는 두 도메인을 포함한다. 이는 매우 광역인 시야각 및 매우 낮은 색도 문제를 생성한다. 반사성 서브픽셀은 자가-보상성이기 때문에, 이는 필수적으로 다중-도메인 구조를 가져야 할 필요는 없지만, 다중-도메인일 수도 있다. In another preferred embodiment, the TIPS-LCDs are subdivided into multiple (e.g., two) domains with different orientation directions of the LC director in the white state where the transmissive subpixels 10b have improved viewing angle characteristics. Coming is a multi-domain display. This can be accomplished, for example, by providing a multi-domain alignment layer comprising different orientation directions as desired or by a specific electrode design. In a preferred TIPS-LCD, the transmissive subpixel comprises two domains with LC director orientation directions (in white state) of both + 45 ° and -45 ° relative to the front and rear polarizer directions. This creates a very wide viewing angle and very low chromaticity problems. Since reflective subpixels are self-compensating, they do not necessarily have to have a multi-domain structure, but may be multi-domain.

반사성 상태는 실용적으로 LC 셀(10a)의 반사성 서브픽셀을 사용하여 AQW 지연기의 스위칭가능한 QW 부분으로서 형성된다(AQW 지연기는 QW 및 HW 지연기의 조합이다). HWF 부분은, 광학 축이 정면 편광기의 소광 축에 대해 22.5°로 배향되는 패턴화된 지연기(16a)에 의해 형성되므로, (정면 편광기에 의해 투과된) 광의 편광 평면을 45° 회전시킨다.The reflective state is practically formed as the switchable QW portion of the AQW retarder using the reflective subpixel of the LC cell 10a (the AQW retarder is a combination of the QW and HW retarders). The HWF portion rotates the polarization plane of light (transmitted by the front polarizer) by 45 ° because the optical axis is formed by the patterned retarder 16a, which is oriented at 22.5 ° with respect to the extinction axis of the front polarizer.

암 상태에서, 광이 IPS 셀과 상호작용 할 경우에, 광은 IPS 셀의 느린 축으로부터 평면에서 45° 편광된다. 비선택된 상태에서의 LC 배향 방향은 반사성 및 투과성 서브픽셀에서 동일한 것이 바람직하다. 감소된 두께에 의해 IPS 셀은 오직 1/4 파장 지연을 갖기 때문에, 이는 선형 편광된 광을 원형적으로 편광된 광으로 전환시킨다. HWF 및 QW-IPS 셀의 조합(AQW 지연기를 형성함)은 광이 전체 가시 스펙트럼에 걸쳐 원형적으로 편광됨을 의미한다. 광이 반사기에 조우할 경우, 이는 반대 회전방향(handedness)의 원형적으로 편광된 광으로 전환된다. QW-IPS 및 HWF 조합을 통해 회귀하는 경우, 정면 편광기의 소광 축의 평면으로 배향된 선형 편광된 광으로 전환되어서, 광이 차단된다.In the dark state, when light interacts with the IPS cell, the light is polarized 45 ° in plane from the slow axis of the IPS cell. The LC orientation direction in the unselected state is preferably the same in the reflective and transmissive subpixels. Since the IPS cell has only a quarter wavelength delay due to the reduced thickness, this converts linearly polarized light into circularly polarized light. The combination of HWF and QW-IPS cells (forming the AQW retarder) means that the light is circularly polarized over the entire visible spectrum. When light encounters the reflector, it is converted into circularly polarized light of opposite handedness. When regressing through a combination of QW-IPS and HWF, the light is blocked by being converted to linearly polarized light oriented in the plane of the extinction axis of the front polarizer.

+45° 또는 -45°로 QW-IPS 셀을 스위칭시키는 것(자기 보상성이기 때문에, 반사성 셀에서 이중-도메인에 대한 필요성은 없다)은 명 상태를 생성한다. 이제 HWF는 셀의 느린 축에 대해 평행 또는 수직이 되도록 광을 회전시킨다. 광은 원형 편광형으로 전환되지 않고, 선형적으로 편광된 광으로서 반사기에 조우된다. 선형적으로 편광된 광은 스위칭된 IPS 셀을 다시 통과한다. HWF를 통과할 때에, 편광 방향은 정면 편광기의 투과 축의 방향으로 다시 회전되어, 광이 정면 편광기를 통과할 수 있다. Switching the QW-IPS cell to + 45 ° or -45 ° (because it is self-compensating, there is no need for a dual-domain in the reflective cell) creates a bright state. HWF now rotates the light to be parallel or perpendicular to the slow axis of the cell. The light is not converted into a circularly polarized light, but is encountered by the reflector as linearly polarized light. Linearly polarized light passes back through the switched IPS cell. When passing through the HWF, the polarization direction is rotated again in the direction of the transmission axis of the front polarizer, so that light can pass through the front polarizer.

전술된 방식이 TIPS-LCD가 다른 상태들 중 하나도 손상시킴이 없이 작동될 수 있게 하는 바람직한 방법이다. 오직 하나의 지연 필름만을 사용하여 무채색의 원형적으로 편광된 광을 생성하는 것은 설계를 매우 매력적으로 만들고, 또한 투과성 상태를 추가적으로 보상할 수 있게 한다. 예컨대, 디스플레이의 후면에서의 A-플레이트 및 +C 플레이트 지연기의 사용에 의해, 축에서 45°, 135°, 225° 및 315° 이탈된 위치에서의 편광기의 광 누출을 보상할 수 있다. The manner described above is a preferred way to enable the TIPS-LCDs to operate without damaging any of the other states. Generating achromatic circularly polarized light using only one retardation film makes the design very attractive and also allows additional compensation of the transmissive state. For example, by the use of an A-plate and + C plate retarder at the back of the display, it is possible to compensate for light leakage of the polarizer at positions 45, 135, 225 and 315 degrees off the axis.

따라서, 본 발명의 다른 바람직한 실시양태에 따른 TIPS-LCD는 도 3에 예시적으로 도시된 바와 같이, 도 2에 도시된 광학 성분을 포함하는 광학 층의 스택을 갖는다. 디스플레이는 필름 평면에 대해 수직인 광학 축을 갖는 후면 +C 플레이트 지연기(19) 및 필름 평면에 대해 평행한 광학 축을 갖는 후면 +A 플레이트 지연기(20)를 추가로 포함한다. 편광기(13a/b)의 투과 축은 각각 +45° 및 -45°로 배향되고, 인셀 HWF 영역(16a)의 광학 축은 +112.5°로 배향되고, +A-플레이트(20)의 광학 축은 +45°로 배향된다. Thus, a TIPS-LCD according to another preferred embodiment of the present invention has a stack of optical layers comprising the optical component shown in FIG. 2, as exemplarily shown in FIG. 3. The display further comprises a rear + C plate retarder 19 having an optical axis perpendicular to the film plane and a rear + A plate retarder 20 having an optical axis parallel to the film plane. The transmission axis of the polarizer 13a / b is oriented at + 45 ° and -45 °, respectively, the optical axis of the in-cell HWF region 16a is oriented at + 112.5 °, and the optical axis of the + A-plate 20 is + 45 °. Is oriented.

+A- 및 +C-플레이트의 추가는 광역 시야 각에서의 콘트라스트를 개선시킨다. 따라서, 트랜스플렉티브 텔레비전에 대해 이상적인, 80° 또는 그 이상까지의 시야각에 대해 100:1 또는 그 이상까지의 콘트라스트 비가 성취될 수 있다. The addition of the + A- and + C-plates improves the contrast at the wide viewing angle. Thus, a contrast ratio of up to 100: 1 or more can be achieved for viewing angles up to 80 ° or more, which is ideal for transflective televisions.

또한, 인셀 지연기는 추가로, 반사성 서브픽셀을 덮는, 3개의 상이한 지연을 갖는 R-, G- 및 B-픽셀의 패턴을 보이는데, 여기서 필름의 R-, G- 및 B-픽셀에서의 지연은, 선형적으로 편광된 광을 원형적으로 편광된 광으로 전환시키는 효율이 각각 컬러 적색(R), 녹색(G) 또는 청색(B)에 대해 최적화되도록 선택된다. 지연기는 R-, G- 및 B-픽셀이 디스플레이의 상응하는 반사성 R-, G- 및 B-서브픽셀을 덮도록 위치된다. The in-cell retarder further shows a pattern of R-, G- and B-pixels with three different delays, covering the reflective subpixels, where the delay in the R-, G- and B-pixels of the film The efficiency of converting linearly polarized light into circularly polarized light is selected to be optimized for color red (R), green (G) or blue (B), respectively. The retarder is positioned so that the R-, G- and B-pixels cover the corresponding reflective R-, G- and B-subpixels of the display.

R, G, B-픽셀화된 QWF에서, R-, G- 및 B-에서의 지연 값은 바람직하게는 다음과 같이 선택된다:In R, G, B-pixelized QWF, the delay values at R-, G- and B- are preferably selected as follows:

600nm의 파장의 적색 광에서, 지연은 140 내지 190nm, 바람직하게는 145 내지 180nm, 매우 바람직하게는 145 내지 160nm, 가장 바람직하게는 150nm이다. In red light with a wavelength of 600 nm, the retardation is 140 to 190 nm, preferably 145 to 180 nm, very preferably 145 to 160 nm, most preferably 150 nm.

550nm의 파장의 적색 광에서, 지연은 122 내지 152nm, 바람직하게는 127 내지 147nm, 매우 바람직하게는 132 내지 142nm, 가장 바람직하게는 137nm이다. In red light with a wavelength of 550 nm, the retardation is 122 to 152 nm, preferably 127 to 147 nm, very preferably 132 to 142 nm and most preferably 137 nm.

450nm의 파장의 청색 광에서, 지연은 85 내지 120nm, 바람직하게는 90 내지 115nm, 매우 바람직하게는 100 내지 115nm, 가장 바람직하게는 112nm이다. In blue light with a wavelength of 450 nm, the retardation is 85 to 120 nm, preferably 90 to 115 nm, very preferably 100 to 115 nm and most preferably 112 nm.

R, G, B-픽셀화된 HWF에서, R-, G- 및 B-픽셀에서의 지연 값은 상기에 주어진 바와 같은 QWF의 바람직한 값의 2배가 바람직하다. In R, G, B-pixelized HWF, the delay value in R-, G- and B-pixels is preferably twice the desired value of QWF as given above.

본 발명에 따른 LCD에서, 선형 편광기는 예컨대 연신된 염료-도핑된 플라스틱 필름을 포함하는 표준 흡광 편광기이다. 또한, EP-A-0 397 263에 기술된 바와 같이, 균일한 평면형 배향을 갖는 중합된 LC 물질 및 이색 염료 흡수 가시 광을 포함하는 선형 편광기를 사용할 수 있다.In the LCD according to the invention, the linear polarizer is a standard light absorbing polarizer comprising, for example, a stretched dye-doped plastic film. In addition, as described in EP-A-0 397 263, a linear polarizer comprising a polymerized LC material having a uniform planar orientation and dichroic dye absorbing visible light can be used.

A-플레이트는 예컨대 WO 98/04651에 개시된 바와 같은 연신된 플라스틱 필름 또는 평면형 구조를 갖는 중합된 LC 물질의 필름이다. C-플레이트는 예컨대 WO 98/00475에 개시된 바와 같은 호메오트로픽 구조를 갖는 중합된 LC 물질의 필름이다. 또한, 종래의 기술로부터 공지된, 예컨대 미국 특허 제 5,619,352 호에 기술된 바와 같은 다른 A-플레이트 및 C-플레이트 지연기의 사용도 가능하다. A-plates are elongated plastic films as disclosed in WO 98/04651 or films of polymerized LC materials having a planar structure. C-plates are films of polymerized LC materials having a homeotropic structure as disclosed, for example, in WO 98/00475. It is also possible to use other A-plate and C-plate retarders known from the prior art, for example as described in US Pat. No. 5,619,352.

편광기 및 A-플레이트 및 C-플레이트와 같은 외부 지연기는 접착 층, 예컨대 시판되는 PSA 필름(감압성 접착제)에 의해 기판에 부착될 수 있다. Polarizers and external retarders such as A-plates and C-plates may be attached to the substrate by an adhesive layer, such as a commercially available PSA film (pressure sensitive adhesive).

바람직하게는 인셀 지연기는 임의적으로 지연 및/또는 배향 패턴을 갖는 중합된 LC 물질을 포함하는 필름이다. 이들은 인셀 적용되어(즉, LC를 형성하는 기판 내부에) 시차 문제를 제거할 수 있고, UV 광을 사용하여 패턴화되어 디스플레이의 투과성 부분 위에 등방성 영역을 형성할 수 있다. 원칙적으로, 인셀 적용가능한 임의의 패턴화된 지연기가 사용될 수 있다. Preferably the incell retarder is a film comprising a polymerized LC material optionally having a retardation and / or orientation pattern. They can be applied in-cell (ie, inside the substrate forming the LC) to eliminate parallax problems and patterned using UV light to form isotropic regions over the transmissive portion of the display. In principle, any in-cell applicable patterned retarder can be used.

중합된 LC 물질을 포함하는 비패턴화된 QWF 및 HWF는 종래 기술에 공지되어 있고, 예컨대 EP-A-1363144에 기술되어 있다. Unpatterned QWFs and HWFs comprising polymerized LC materials are known in the art and are described, for example, in EP-A-1363144.

본 발명에 따른 LCD에 사용하기에 적당한 패턴화된 지연기는 종래의 기술에 기술되어 있다. 예컨대, WO 03/019276 및 문헌[Van der Zande et al., Proceedings of the SID 2003, p. 194-197]에 개시된 지연기가 사용될 수 있다.Patterned retarders suitable for use in LCDs according to the present invention have been described in the prior art. See, eg, WO 03/019276 and Van der Zande et al., Proceedings of the SID 2003, p. 194-197 may be used.

WO 2004/090025 A1에 기술된 패턴화된 광학 지연 필름이 특히 바람직하다. 바람직하게는, 패턴화된 필름은 a) 하나 이상의 광이성질화성 화합물을 기판 상에 포함하는 중합성 LC 물질의 층을 제공하는 단계; b) LC 물질의 층을 평면형 배향으로 정렬하는 단계; c) 층에서의 또는 층의 선택된 영역에서의 LC 물질을, 이성질화성 화합물의 이성질체화를 일으키는 광조사(바람직하게는 UV 조사)에 노출시키는 단계; d) 물질의 노출된 영역의 적어도 일부에서 LC 물질을 중합시켜, 배향을 고정시키는 단계; 및 e) 임의적으로, 중합된 필름을 기판으로부터 제거하는 단계를 포함하는 공정에 의해 제조되되, 상기 지연 및/또는 LC 물질의 배향은 광이성질화성 화합물의 양 및/또는 유형을 변화시킴에 의해, 및/또는 광조사의 강도 및/또는 노출 시간을 변화시킴에 의해 제어된다. Particular preference is given to the patterned optical retardation film described in WO 2004/090025 A1. Preferably, the patterned film comprises a) providing a layer of polymerizable LC material comprising at least one photoisomerizable compound on a substrate; b) aligning the layer of LC material in a planar orientation; c) exposing the LC material in the layer or in selected areas of the layer to light irradiation (preferably UV radiation) causing isomerization of the isomerizable compound; d) polymerizing the LC material in at least a portion of the exposed area of the material to fix the orientation; And e) optionally, removing the polymerized film from the substrate, wherein the retardation and / or orientation of the LC material is varied by varying the amount and / or type of the photoisomerizable compound. And / or by varying the intensity and / or exposure time of light irradiation.

바람직하게는, LC 물질은 광이성질화 및 광중합을 일으키는 조사에 노출되되, 광이성질화 및 광중합의 단계는 상이한 조건 하에, 특히 상이한 가스 분위기 하에 실시되고, 특히 바람직하게는, 광이성질화는 산소의 존재 하에, 광중합은 산소의 부재 하에 실시된다. Preferably, the LC material is exposed to irradiation causing photoisomerization and photopolymerization, wherein the steps of photoisomerization and photopolymerization are carried out under different conditions, in particular under different gas atmospheres, particularly preferably photoisomerization In the presence of oxygen, photopolymerization is carried out in the absence of oxygen.

상이한 지연을 갖는 둘 이상의 영역 및 LC 물질의 상이한 배향을 갖는 둘 이상의 영역을 갖는 중합된 액정(LC) 물질이 특히 바람직한데, 상기 지연이 상이한 영역들은 또한 배향이 상이할 수도 있거나, 이들은 상이한 영역일 수 있다. 따라서, 예컨대 필름은, 제 1 및 제 2 영역이 지연 및 배향 모두가 상이한 제 1 및 제 2 영역의 패턴을 갖는다. 다른 실시양태에서, 필름은, 제 1 및 제 2 영역이 지연 및 배향 중 하나가 상이하고, 제 3 영역이 제 1 및 제 2 영역 중 하나 이상과 지연 및 배향 중 하나 이상이 상이한 제 1, 제 2 및 제 3 영역을 갖는다. 다른 실시양태에서, 필름은, 이들 각각이 서로 다른 영역과 상이한 지연을 갖고, 이들 영역 중 둘은 동일한 배향을 갖는 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 영역을 갖는다. 다른 조합도 또한 가능하다.Particular preference is given to polymerized liquid crystal (LC) materials having two or more regions with different retardations and two or more regions with different orientations of the LC material, wherein the regions with different retardations may also differ in orientation, or they may be different regions. Can be. Thus, for example, the film has a pattern of first and second regions where the first and second regions differ in both retardation and orientation. In other embodiments, the film may comprise a first, second, wherein the first and second regions differ in one of retardation and orientation, and the third region differs in at least one of the first and second regions and at least one of retardation and orientation. It has a 2nd and 3rd area. In other embodiments, the film has a first, second, third, and fourth region, each of which has a different delay than the other regions, two of which have the same orientation. Other combinations are also possible.

본 발명에 기술된 특정 조건 및 물질 이외에, 단계 a) 내지 e)는 당업자에게 공지되고 문헌에 기술된 표준 절차에 따라 실시될 수 있다.In addition to the specific conditions and materials described herein, steps a) to e) can be carried out according to standard procedures known to those skilled in the art and described in the literature.

중합성 LC 물질은 광이성질화성 화합물, 바람직하게는 광이성질화성 메소제닉 화합물 또는 LC 화합물, 매우 바람직하게는 또한 중합성이며 광이성질화성인 화합물을 포함한다. 이성질화성 화합물은, 특정 파장의 조사, 예컨대 UV-조사 시에 그 형상이 예컨대 E-Z-이성질화에 의해 변한다. 이는 LC 물질의 균일한 평면형 배향의 분열을 초래하여, 복굴절률의 하락을 가져온다. 배향된 LC 층의 광학 지연이 층 두께 d 및 LC 물질의 복굴절률 Δn의 곱 d?Δn로서 주어지기 때문에, 복굴절률의 하락은 LC 물질의 조사된 부분에서의 지연의 감소를 또한 일으킨다. 그 후, LC의 배향 및 지연은 전체 필름의 조사된 영역의 동일반응계 중합에 의해 고정된다. The polymerizable LC material comprises a photoisomerizable compound, preferably a photoisomerizable mesogenic compound or an LC compound, very preferably also a polymerizable and photoisomerizable compound. Isomerizable compounds change in shape, for example by E-Z-isomerization, upon irradiation of a particular wavelength, such as UV-irradiation. This results in a break in the uniform planar orientation of the LC material, resulting in a decrease in birefringence. Since the optical retardation of the oriented LC layer is given as the product of the layer thickness d and the birefringence Δn of the LC material, d? Δn, the decrease in the birefringence also causes a decrease in the delay in the irradiated portion of the LC material. Thereafter, the orientation and retardation of the LC is fixed by in-situ polymerization of the irradiated regions of the entire film.

LC 물질의 중합은 예컨대 열 또는 광중합에 의해 성취된다. 광중합이 이용되는 경우, LC 물질의 광이성질화 및 광중합에 이용되는 조사의 유형은 동일하거나 상이할 수 있다. 조사의 경우, 예컨대 LC 물질의 광이성질화 및 광중합 모두를 일으킬 수 있는 파장의 UV-조사가 사용되고, 광이성질화 및 광중합의 단계들은 상이한 조건 하에, 특히 상이한 가스 분위기 하에 실시되는 것이 바람직하다. 이 경우, 바람직하게는 광이성질화는 산소의 존재 하에, 예컨대 공기 중에서 실시하고, 광중합은 산소의 부재 하에, 특히 바람직하게는 비활성 가스 분위기, 예컨대 질소 또는 아르곤과 같은 희(noble) 가스 하에 실시된다. 이성질화 단계가 산소의 존재 하에 또는 공기 중에서 실시되면, 산소는 물질에 존재하는 광개시제로부터 생성된 유리 라디칼을 제거하고, 따라서 중합을 방지한다. 다음 단계에서, 산소 또는 공기가 제거되고, 질소 또는 아르곤과 같은 비활성 기체에 의해 대체되어, 중합이 일어나게 한다. 이는 공정 단계의 더 우수한 제어를 가능케 한다. Polymerization of the LC material is achieved for example by thermal or photopolymerization. If photopolymerization is used, the type of irradiation used for photoisomerization and photopolymerization of the LC material may be the same or different. In the case of irradiation, for example, UV-irradiation of wavelengths that can cause both photoisomerization and photopolymerization of LC materials is used, and the steps of photoisomerization and photopolymerization are preferably carried out under different conditions, in particular under different gas atmospheres. . In this case, photoisomerization is preferably carried out in the presence of oxygen, for example in air, and photopolymerization is carried out in the absence of oxygen, particularly preferably in an inert gas atmosphere, such as a noble gas such as nitrogen or argon. do. If the isomerization step is carried out in the presence of oxygen or in air, the oxygen removes the free radicals generated from the photoinitiators present in the material and thus prevents polymerization. In the next step, oxygen or air is removed and replaced by an inert gas such as nitrogen or argon, causing the polymerization to occur. This allows for better control of the process steps.

이성질화의 정도 및 이에 따른 LC 물질의 층에서의 복굴절률의 변화는 예컨대 조사량, 즉 강도, 노출 시간 및/또는 조사 출력을 변화시킴에 의해 제어될 수 있다. 또한, 조사원과 LC층 사이에 포토마스크를 적용함에 의해, 서로 각각 상이한 특정의 지연 값을 갖는 영역 또는 픽셀의 패턴을 갖는 필름을 제조할 수 있다. 예컨대, 두 개의 상이한 지연 값으로 이루어진 필름은 단순한 단색(monochrome) 마스크를 사용하여 생성될 수 있다. 상이한 지연의 다중 영역을 보이는 더 복잡한 필름은 그레이-스케일(grey-scale) 마스크를 사용하여 생성할 수 있다. 목적하는 지연 값이 성취된 후, LC 층이 중합된다. 이런 방식으로 초기 LC 층의 지연 값으로부터 0에 이르는 범위의 지연 값을 갖는 중합체 지연 필름을 생성할 수 있다. 초기 LC 물질 층에 대한 지연 값은 층 두께 및 LC 물질의 개별적 성분들의 유형 및 양의 적절한 선택에 의해 제어된다. The degree of isomerization and thus the change in birefringence in the layer of LC material can be controlled, for example, by varying the dosage, ie intensity, exposure time and / or irradiation output. Further, by applying a photomask between the irradiation source and the LC layer, it is possible to produce a film having a pattern of regions or pixels, each having a specific retardation value different from each other. For example, a film consisting of two different retardation values can be produced using a simple monochrome mask. More complex films showing multiple regions of different delays can be created using grey-scale masks. After the desired delay value is achieved, the LC layer is polymerized. In this way it is possible to produce a polymer retardation film having a retardation value ranging from the retardation value of the initial LC layer to zero. The retardation value for the initial LC material layer is controlled by the appropriate choice of layer thickness and the type and amount of the individual components of the LC material.

중합성 LC 물질은 네마틱(nematic) 또는 스멕틱(smectic) LC 물질이고, 특히 네마틱 물질이고, 바람직하게는 하나 이상의 이반응성 또는 다반응성 비키랄 RM 및 임의적으로 하나 이상의 일반응성 비키랄 RM을 포함한다. 이반응성 또는 다반응성 RM의 사용에 의해, 구조가 영구적으로 고정되고, 온도 또는 용매와 같은 외부 환경에 대해 높은 기계적 안정성 및 높은 광학 특성의 안정성을 보이는 가교결합된 필름이 수득된다. 가교결합된 LC 물질을 포함하는 필름이 이와 같이 특히 바람직하다. The polymerizable LC material is a nematic or smectic LC material, in particular a nematic material and preferably comprises at least one direactive or polyreactive achiral RM and optionally at least one monoreactive achiral RM. Include. By the use of direactive or polyreactive RMs, crosslinked films are obtained which have a permanently fixed structure and exhibit high mechanical stability and stability of high optical properties to external environments such as temperature or solvent. Particular preference is thus given to films comprising crosslinked LC materials.

본 발명에 사용되는 중합성 메소제닉 일-, 이- 및 다반응성 화합물은 공지된 방법 및 유기 화학의 표준 연구, 예컨대 문헌[Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Thieme-Verlag, Stuttgart]에 기술된 방법에 의해 제조될 수 있다.The polymerizable mesogenic mono-, di- and polyreactive compounds used in the present invention are described in standard methods of known methods and organic chemistry, such as Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Thieme-Verlag, Stuttgart. It can be produced by the method.

중합성 LC 혼합물에서 단량체 또는 공단량체로서 사용될 수 있는 적당한 중합성 메소제닉 화합물의 예는 예컨대 WO 93/22397, EP 0 261 712, DE 195 04 224, WO 95/22586, WO 97/00600 및 GB 2 351 734에 개시되어 있다. 그러나, 이들 문헌에 개시된 화합물은 본 발명의 범위를 한정하지 않는 예로만 고려되어야 한다. Examples of suitable polymerizable mesogenic compounds that can be used as monomers or comonomers in the polymerizable LC mixture are described, for example, in WO 93/22397, EP 0 261 712, DE 195 04 224, WO 95/22586, WO 97/00600 and GB 2 351 734. However, the compounds disclosed in these documents should only be considered as examples which do not limit the scope of the invention.

특히 유용한 중합성 메소제닉 화합물(반응성 메소젠)의 예는 하기에 열거되어 있으며, 이들은 단지 예시로서만 취해진 것으로 어떤 식으로도 본 발명을 제한하지 않으며 본 발명을 설명하기 위한 것이다:Examples of particularly useful polymeric mesogenic compounds (reactive mesogens) are listed below, which are taken as examples only and are not intended to limit the invention in any way and to illustrate the invention:

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상기 화학식에서, P는 중합성 기, 바람직하게는 아크릴, 메타크릴, 비닐, 비닐옥시, 프로펜일 에터, 에폭시, 옥세테인 또는 스티릴 기이고, x 및 y는 동일하거나 상이한 1 내지 12의 정수이고, A는 L1에 의해 임의적으로 일-, 이- 또는 삼치환된 1,4-페닐렌 또는 1,4-사이클로헥실렌이고, u 및 v는 서로 각각 독립적으로 0 또는 1이고, Z0은 -COO-, -OCO-, -CH2CH2-, -CH=CH-, -C≡C- 또는 단일 결합이고, R0은 극성 기 또는 비극성 기이고, L, L1 및 L2는 서로 각각 독립적으로 H, F, Cl, CN 또는 임의적으로 할로겐화된 1 내지 7의 탄소 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알킬카보닐옥시, 알콕시카보닐 또는 알콕시카보닐옥시 기이고, r은 0, 1, 2, 3 또는 4이다. 상기 화학식에서 페닐 고리는 1, 2, 3 또는 4의 L 기에 의해 임의적으로 치환된다. Wherein P is a polymerizable group, preferably an acrylic, methacryl, vinyl, vinyloxy, propenyl ether, epoxy, oxetane or styryl group, x and y being the same or different integers from 1 to 12 , A is 1,4-phenylene or 1,4-cyclohexylene optionally mono-, di- or trisubstituted by L 1 , u and v are each independently 0 or 1, and Z 0 is -COO-, -OCO-, -CH 2 CH 2- , -CH = CH-, -C≡C- or a single bond, R 0 is a polar group or a nonpolar group, L, L 1 and L 2 are each other Each independently is H, F, Cl, CN or an alkyl, alkoxy, alkylcarbonyl, alkylcarbonyloxy, alkoxycarbonyl or alkoxycarbonyloxy group having 1 to 7 carbon atoms optionally halogenated, r is 0 , 1, 2, 3 or 4. In the above formula, the phenyl ring is optionally substituted by 1, 2, 3 or 4 L groups.

이런 관계에서 용어 '극성 기'는 F, Cl, CN, N02, OH, OCH3, OCN, SCN, 임의적으로 할로겐화된 4 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카 보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시 기이거나, 또는 1 내지 4의 탄소 원자를 갖는 모노-, 올리고- 또는 폴리플루오르화된 알킬 또는 알콕시 기에서 선택된 기를 의미한다. 용어 '비극성 기'는 상기 '극성 기'의 정의에 의해 포함되지 않는 1 이상, 바람직하게는 1 내지 12의 탄소 원자를 갖는 임의적으로 할로겐화된 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시 기를 의미한다.In this relationship the term 'polar group' refers to F, Cl, CN, NO 2 , OH, OCH 3 , OCN, SCN, alkylcarbonyl, alkoxycarbonyl, alkylcarbonyloxy having up to 4 carbon atoms optionally halogenated Or an alkoxycarbonyloxy group or a group selected from mono-, oligo- or polyfluorinated alkyl or alkoxy groups having 1 to 4 carbon atoms. The term 'non-polar group' refers to optionally halogenated alkyl, alkoxy, alkylcarbonyl, alkoxycarbonyl, alkylcarbon having one or more, preferably 1 to 12, carbon atoms not covered by the definition of 'polar group' It refers to a silyloxy or alkoxycarbonyloxy group.

높은 복굴절률을 갖는 아세틸렌 또는 톨레인 기를 포함하는 하나 이상의 중합성 화합물(예컨대 상기 화학식 Ig의 화합물)을 포함하는 혼합물이 특히 바람직하다. 적당한 중합성 톨레인은 예컨대 GB 2,351,734에 기술되어 있다. Particular preference is given to mixtures comprising at least one polymerizable compound (such as a compound of formula (Ig) above) comprising an acetylene or tolaine group having a high birefringence. Suitable polymerizable tolanes are described, for example, in GB 2,351,734.

적당한 광이성질화성 화합물이 종래 기술에 공지되어 있다. 광이성질화성 화합물의 예는 아조벤젠, 벤즈알독심, 아조메틴, 스틸벤, 스피로피란, 스피로옥사딘, 풀가이드(fulgide), 다이아릴에텐, 시나메이트를 포함한다. 추가적 예는 예컨대 EP 1 247 796에 기술된 2-메틸렌인데인-1-온 및 예컨대 EP 1 247 797에 기술된 (비스-)벤질리덴사이클로알칸온이다.Suitable photoisomerizable compounds are known in the art. Examples of photoisomerizable compounds include azobenzene, benzaldoxime, azomethine, stilbene, spiropyran, spiroxadine, fulgide, diarylethene, cinamate. Further examples are 2-methyleneinin-1-one as described in EP 1 247 796 and (bis-) benzylidenecycloalkanones as described in EP 1 247 797, for example.

특히 바람직하게는, LC 물질은 하나 이상의 시나메이트, 특히 예컨대 US 5,770,107(P0095421) 및 EP 02008230.1에 기술된 시나메이트 반응성 메소젠(RM)을 포함한다. 매우 바람직하게는, LC 물질은 다음의 화학식의 화합물들 중에서 선택된 하나 이상의 시나메이트 RM을 포함한다:Particularly preferably, the LC material comprises at least one cinnamate, in particular for example cinnamate reactive mesogen (RM) described in US Pat. No. 5,770,107 (P0095421) and EP 02008230.1. Very preferably, the LC material comprises at least one cinnamate RM selected from compounds of the formula:

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상기 식에서, Where

P, A 및 v는 전술된 의미를 갖고, L은 상기 정의된 L1의 의미 중 하나를 갖고, Sp는 스페이서 기, 예컨대 1 내지 12의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 또는 알킬렌옥시, 또는 단일 결합이고, R은 상기 정의된 Y 또는 R0이거나, P-Sp를 의미한다.P, A and v have the meanings described above, L has one of the meanings of L 1 defined above, and Sp is an alkylene or alkyleneoxy having a spacer group such as 1 to 12 carbon atoms, or a single bond R is Y or R 0 as defined above, or P-Sp.

상기 정의된 극성 말단 기 Y를 함유하는 시나메이트 RM이 특히 바람직하다. 화학식 3a 및 4a에서 R이 Y인 시나메이트 RM이 매우 바람직하다. Particular preference is given to cinamate RMs containing the polar terminal groups Y defined above. Very preferred are cinamate RMs in which R is Y in formulas 3a and 4a.

LC 물질에서 광이성질화를 일으키기 위해 사용된 광조사는 광이성질화성 화합물의 유형에 따라 좌우되고, 당업자에 의해 용이하게 선택될 수 있다. 일반적으로, UV-조사에 의해 유도되는 광이성질화를 보이는 화합물이 바람직하다. 예컨대, 화학식 3a, 4a 및 5a의 화합물과 같은 시나메이트 화합물의 경우, UV-A 범위(320-400 nm)의 파장 또는 365 nm의 파장을 갖는 UV-복사선이 전형적으로 사용된다. The irradiation used to cause photoisomerization in the LC material depends on the type of photoisomerizable compound and can be readily selected by one skilled in the art. In general, compounds which exhibit photoisomerization induced by UV-irradiation are preferred. For example, for cinnamate compounds such as the compounds of Formulas 3a, 4a and 5a, UV-radiation having a wavelength in the UV-A range (320-400 nm) or a wavelength of 365 nm is typically used.

다량의 광이성질화성 화합물을 함유하는 중합성 LC 물질이, 제어 용이성과 광학 지연 필름의 지연의 조정을 가능하게 하기 때문에 본 발명의 목적에 특히 유용함을 발견하였다. 예컨대, 광이성질화를 유도하는 복사선으로 처리된, 다량의 광이성질화성 화합물을 함유하는 LC 혼합물의 배향된 층은, 조사 시간이 증가함에 따라서 큰 지연 감소를 보인다. 이런 물질에서, 지연은, 약간의 지연 변화만을 보이는 물질과 비교 시에, 조사 시간을 변화시킴에 의해 더 광역 범위의 값 내에서 변할 수 있고, 더 정확하게 제어될 수 있다.Polymerizable LC materials containing large amounts of photoisomerizable compounds have been found to be particularly useful for the purposes of the present invention because they allow for ease of control and adjustment of the delay of the optical retardation film. For example, oriented layers of LC mixtures containing large amounts of photoisomerizable compounds, treated with radiation to induce photoisomerization, show a large delay reduction as the irradiation time increases. In such materials, the delay can be changed within a wider range of values and more accurately controlled by varying the irradiation time when compared to a material showing only a slight delay change.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시양태에 따르면, 중합성 LC 물질의 중합성 성분은 12몰% 이상의 광이성질화성 화합물, 바람직하게는 시나메이트 RM, 가장 바람직하게는 화학식 3a, 4a 및 5a의 화합물에서 선택되는 화합물을 포함한다. Thus, according to a preferred embodiment of the invention, the polymerizable component of the polymerizable LC material is at least 12 mole% of the photoisomerizable compounds, preferably cinnamate RM, most preferably in the compounds of formulas 3a, 4a and 5a It includes the compound selected.

용어 '중합성 성분'은 총 중합성 혼합물 중의 중합성 메소제닉 및 비-메소제닉 화합물을 포함하며, 다른 비중합성 성분 및 첨가제, 예컨대 개시제, 계면활성제, 안정화제 용매 등을 포함하지 않는다. The term 'polymerizable component' includes polymerizable mesogenic and non-mesogenic compounds in the total polymerizable mixture and does not include other nonpolymerizable components and additives such as initiators, surfactants, stabilizer solvents and the like.

바람직하게는, LC 물질의 중합성 성분은 12 내지 100몰%, 매우 바람직하게는 40 내지 100몰%, 특히 60 내지 100몰%, 가장 바람직하게는 80 내지 100몰%의 광이성질화성 화합물, 바람직하게는 시나메이트 RM, 가장 바람직하게는 화학식 3a, 4a 및 5a의 화합물에서 선택된 화합물을 포함한다.Preferably, the polymerizable component of the LC material is 12 to 100 mol%, very preferably 40 to 100 mol%, in particular 60 to 100 mol%, most preferably 80 to 100 mol% of the photoisomerizable compounds, Preferably cinnamate RM, most preferably compounds selected from compounds of the formulas 3a, 4a and 5a.

다른 바람직한 실시양태에서, LC 물질의 중합성 성분은 20 내지 99몰%, 매우 바람직하게는 30 내지 80몰%, 가장 바람직하게는 40 내지 65몰%의 광이성질화성 화합물, 바람직하게는 시나메이트 RM, 가장 바람직하게는 화학식 3a, 4a 및 5a의 화합물에서 선택된 화합물을 포함한다.In another preferred embodiment, the polymerizable component of the LC material is from 20 to 99 mole percent, very preferably from 30 to 80 mole percent, most preferably from 40 to 65 mole percent of photoisomerizable compounds, preferably cinnamates. RM, most preferably compounds selected from compounds of formulas 3a, 4a and 5a.

다른 바람직한 실시양태에서, LC 물질의 중합성 성분은 100몰%의 광이성질화성 RM, 바람직하게는 시나메이트 RM, 가장 바람직하게는 화학식 3a, 4a 및 5a의 화합물에서 선택된 화합물을 포함한다.In another preferred embodiment, the polymerizable component of the LC material comprises 100 mole% of photoisomerizable RM, preferably cinnamate RM, most preferably a compound selected from compounds of formulas 3a, 4a and 5a.

중합된 필름에서의 LC-분자(디렉터)의 틸트 각 θ은 지연 측정값으로부터 측정될 수 있다. 이들 측정값은, LC 물질이 더 긴 시간 동안 광이성질화에 사용된 광조사에 노출되는 경우 또는 더 높은 조사 강도에 노출되는 경우, 본래의 평면형 배향이 틸트 또는 스플레이형(splayed) 배향으로 변함을 보여준다. 주목할 것은, 이런 스플레이형 필름은 보통 낮은 프리틸트(pretilt) 기판에 형성된 스플레이형 LC 필름과 관련되는 역 틸트 결함을 보이지 않는다. 그러므로, 본 발명에 따른 방법은 균일한 스플레이형 지연 필름을 수득하는 우수한 방법을 제공한다.The tilt angle θ of the LC-molecule (director) in the polymerized film can be measured from the delay measurement. These measurements indicate that the original planar orientation changes to tilt or splayed orientation when the LC material is exposed to light irradiation used for photoisomerization for longer periods of time or when exposed to higher irradiation intensities. Shows. Note that such splayed films do not show reverse tilt defects, which are usually associated with splayed LC films formed on low pretilt substrates. Therefore, the method according to the present invention provides an excellent method of obtaining a uniform splay type retardation film.

따라서, 본 발명의 다른 바람직한 실시양태에 따르면, 필름 중의 LC 물질의 배향은 조사 시간 및/또는 LC 물질에서 이성질화를 일으키기 위해 사용된 광조사의 강도를 변화시킴에 의해 제어된다. 또한, 이런 바람직한 실시양태는, 전술된 단계 a) 내지 e)와 같이 평면형 배향을 갖는 중합성 LC 물질의 층에서의 배향을 변화시킴으로써, 스플레이형 구조를 갖고, 감소된 수의 역 틸트 결함을 보이거나 또는 심지어는 틸트 결함이 없는 중합된 LC 필름의 제조방법에 관한 것이다. Thus, according to another preferred embodiment of the invention, the orientation of the LC material in the film is controlled by varying the irradiation time and / or the intensity of the light irradiation used to cause isomerization in the LC material. In addition, this preferred embodiment has a splay-like structure and exhibits a reduced number of inverse tilt defects by varying the orientation in the layer of polymerizable LC material with planar orientation as described above in steps a) to e). Or even tilt free of polymerized LC film.

또한, 이런 실시양태는 바람직하게는 3㎛ 미만, 매우 바람직하게는 0.5 내지 2.5㎛의 두께를 갖는, 상기 방법에 의해 수득된 스플레이형 필름에 관한 것이다. This embodiment also relates to a splayed film obtained by the above method, preferably having a thickness of less than 3 μm, very preferably 0.5 to 2.5 μm.

최적의 조사 시간 및 조사 강도는 사용된 LC 물질의 유형, 특히 LC 물질 중의 광이성질화성 화합물의 유형 및 양에 좌우된다.Optimum irradiation time and irradiation intensity depend on the type of LC material used, in particular the type and amount of photoisomerizable compounds in the LC material.

전술된 바와 같이, 예컨대 시나메이트 RM을 함유하는 중합성 LC 물질의 지연 감소는 높은 농도의 시나메이트 RM을 갖는 혼합물에서 더 크다. 한편, 높은 UV-광 조사량으로 중합성 LC 물질을 조사시키는 것은 스플레이형 필름의 형성을 가져온다. As mentioned above, for example, the delay reduction of the polymerizable LC material containing cinnamate RM is greater in mixtures with high concentrations of cinnamate RM. On the other hand, irradiating the polymerizable LC material with high UV-light irradiation results in the formation of a splay type film.

따라서, LC 층에서의 지연 및 배향의 변화를 제어하는 다른 방법은, LC 층에서 평면형 배향을 여전히 유지하면서, 광이성질화성 화합물의 농도의 함수로서, 광이성질화에 의해 성취되는 최대 지연 감소를 한정하는 것에 의한다. Thus, another method of controlling the change in retardation and orientation in the LC layer is to reduce the maximum delay achieved by photoisomerization as a function of the concentration of the photoisomerizable compound while still maintaining the planar orientation in the LC layer. By limiting

평면형 배향에서 스플레이형 배향으로의 배향 변화가 필요하지 않은 경우, 본 발명에 따른 필름의 제조방법에 사용되는 중합성 LC 혼합물에서, 중합성 성분은 바람직하게는 40 내지 90몰%, 매우 바람직하게는 50 내지 70%의 화학식 3a, 4a 및/또는 5a의 광이성질화성 시나메이트 화합물을 포함한다. In the case where no change in orientation from planar orientation to splay type orientation is required, in the polymerizable LC mixture used in the method for producing the film according to the invention, the polymerizable component is preferably 40 to 90 mol%, very preferably 50 to 70% of the photoisomerizable cinnamate compounds of Formulas 3a, 4a and / or 5a.

평면형 배향에서 스플레이형 배향으로의 배향 변화가 바람직한 경우, 본 발명에 따른 필름의 제조방법에 사용되는 중합성 LC 혼합물에서, 중합성 성분은 바람직하게는 100%의 화학식 3a, 4a 및/또는 5a의 광이성질화성 시나메이트 화합물을 포함한다. If a change in orientation from planar orientation to splayed orientation is desired, in the polymerizable LC mixture used in the process for producing the film according to the invention, the polymerizable component is preferably 100% of the formulas 3a, 4a and / or 5a. Photoisomerizable cinamate compounds.

또한, 평면형 배향에서 스플레이형 배향으로의 배향 변화가 바람직한 경우, 본 발명에 따른 필름의 제조방법에 사용되는 중합성 LC 혼합물은, R이 알킬 기인 화학식 3a 또는 4a의 광이성질화성 시나메이트 화합물을 포함하지 않는다. In addition, when a change in orientation from a planar orientation to a splay type orientation is desired, the polymerizable LC mixture used in the method for producing a film according to the present invention may be prepared by using a photoisomerizable cinnamate compound of formula 3a or 4a wherein R is an alkyl group. do not include.

포토마스크 기법을 이용하여, 상이한 배향 및/또는 상이한 지연을 갖는 영역들을 포함하는 패턴화된 필름의 제조를 위해, 이런 바람직한 제 2 실시양태에 따른 방법을 이용할 수 있다.Using photomask techniques, a method according to this second preferred embodiment can be used for the production of a patterned film comprising regions with different orientations and / or different retardations.

평면형 배향을 갖는 하나 이상의 영역 및 스플레이형 배향을 갖는 하나 이상의 영역을 포함하는 필름이 특히 바람직하다.Particular preference is given to films comprising at least one region having a planar orientation and at least one region having a splayed orientation.

지연이 0인 하나 이상의 영역을 포함하는 필름이 또한 바람직하다. Preference is also given to films comprising at least one region with a zero delay.

또한, 전술된 방법은, 다음 단계들을 포함하는 방법에 의해, 각각 상이한 배향의 LC 물질을 갖는 다수의 중합된 LC 필름을 포함하는 다층을 제조하는데 사용된다:The method described above is also used to produce a multilayer comprising a plurality of polymerized LC films, each having a LC material in a different orientation, by a method comprising the following steps:

A) 하나 이상의 광이성질화성 화합물을 포함하는 중합성 LC 물질의 제 1 층을 기판 상에 제공하는 단계;A) providing a first layer of a polymerizable LC material comprising at least one photoisomerizable compound on a substrate;

B) LC 물질의 제 1 층을 평면형 배향으로 정렬하고, 그 물질을 중합하여, 배향을 고정시키는 단계; 및 B) aligning the first layer of LC material in a planar orientation and polymerizing the material to fix the orientation; And

C) 단계 A) 및 B)에 기술된 LC 물질의 제 2 층을 제공하는 단계(이때는, 제 1 층이 기판 역할을 한다), 이때 상기 제 1 및 제 2 층 중 하나 이상에서 또는 이들에서의 선택된 영역에서의 LC 물질은 중합 이전에 이성질화성 화합물의 이성질화를 유발하는 광조사, 바람직하게는 UV 복사선에 노출된다. C) providing a second layer of LC material as described in steps A) and B), wherein the first layer serves as a substrate, wherein at or at one or more of said first and second layers The LC material in the selected area is exposed to light irradiation, preferably UV radiation, which causes isomerization of the isomerizable compound prior to polymerization.

둘 이상의, 매우 바람직하게는 두 개, 세 개 또는 네 개의 중합된 LC 필름을 포함하는 다층이 특히 바람직하다. Particular preference is given to multilayers comprising at least two, very preferably two, three or four polymerized LC films.

예컨대, 제 1 중합된 평면 LC 필름은 전술된 바와 같이 제조된다. 이 필름은 기판으로서 사용되고, 이어서 동일한 LC 혼합물의 제 2 층으로 코팅된다. 이후, 제 2 층은 평면형 배향으로 정렬된다. 이와 같이, 두 개의 중합된 평면 LC 필름을 포함하는 스택이 제조될 수 있다. 제 2 층은, 중합 이전에, 예컨대 충분한 조사량의 UV-광으로 조사되는 경우, 스플레이형 구조를 보인다. 따라서, 평면형 및 스플레이형 중합된 LC 필름을 포함하는 스택이 제조될 수 있다.For example, a first polymerized planar LC film is prepared as described above. This film is used as the substrate and then coated with a second layer of the same LC mixture. The second layer is then aligned in a planar orientation. As such, a stack comprising two polymerized planar LC films can be produced. The second layer exhibits a splayed structure prior to polymerization, for example when irradiated with a sufficient dose of UV-light. Thus, stacks comprising planar and splayed polymerized LC films can be made.

제 1 층에서의 LC 혼합물이 중합 이전에 충분한 조사량의 UV-광으로 조사되는 경우, 제 1 층은 스플레이형 LC 필름을 보인다. 동일한 LC 혼합물의 제 2 층이 이런 스플레이형 필름에 코팅되고, 중합 이전에 조사되는 경우, 제 2 층은 호메오트로픽하게(homeotropically) 정렬된 층을 형성하고, 따라서 스플레이형 호메오트로픽 필름의 스택이 제조될 수 있다. If the LC mixture in the first layer is irradiated with a sufficient dose of UV-light prior to polymerization, the first layer shows a splayed LC film. If a second layer of the same LC mixture is coated on such a splayed film and irradiated prior to polymerization, the second layer forms a homeotropically aligned layer, thus stacking a splayed homeotropic film Can be prepared.

평면형 배향을 갖는 하나 이상의 층 및 스플레이형 배향을 갖는 하나 이상의 층을 포함하는 다층이 특히 바람직하다.Particular preference is given to multilayers comprising at least one layer having a planar orientation and at least one layer having a splayed orientation.

스플레이형 배향을 갖는 하나 이상의 층 및 호메오트로픽 배향을 갖는 하나 이상의 층을 포함하는 다층이 또한 바람직하다.Preference is also given to a multilayer comprising at least one layer having a splayed orientation and at least one layer having a homeotropic orientation.

상기 방법들을 조합하여, 상이한 배향을 갖는 영역 및 상이한 지연을 갖는 영역의 패턴을 갖는 필름을 제조하는 것도 또한 가능하다.It is also possible to combine the above methods to produce a film having a pattern of regions with different orientations and regions with different retardations.

상기 방법들을 조합하여, 둘 이상의 층을 포함하되, 이들 중 하나 이상이 상이한 배향 및/또는 상이한 지연을 갖는 영역의 패턴을 갖는 다층을 제조하는 것도 또한 가능하다.Combining the above methods, it is also possible to produce multilayers comprising two or more layers, one or more of which have a pattern of regions with different orientations and / or different delays.

중합체 필름을 제조하기 위해서는, 바람직하게는 중합성 LC 혼합물을 기판 상에 코팅하고, 바람직하게는 평면형 배향으로 정렬시키고, 이성질체화하여 목적하는 지연 또는 배향의 패턴을 생성하고, 예컨대 열 또는 화학선(actinic) 조사에 노출시킴에 의해 동일반응계에서 중합시켜 LC 분자의 배향을 고정시킨다. 정렬 및 경화는 혼합물의 LC 상(phase)에서 실시된다. To prepare the polymer film, preferably the polymerizable LC mixture is coated onto a substrate, preferably aligned in a planar orientation, and isomerized to produce a pattern of the desired retardation or orientation, for example heat or actinic radiation ( actinic) to polymerize in situ by exposure to irradiation to fix the orientation of the LC molecules. Alignment and curing take place in the LC phase of the mixture.

본 발명에 따른 디스플레이 및 광학 소자에서, 바람직하게는 중합성 및 이성질화성 LC 물질은 기판으로서 역할을 하는 컬러 필터 상에 또는 컬러 필터에 적용된 정렬 층 상에 적용된다. In the display and optical device according to the invention, preferably polymerizable and isomerizable LC materials are applied on the color filter serving as the substrate or on the alignment layer applied to the color filter.

중합성 LC 물질은 통상의 코팅 기법, 예컨대 스핀-코팅 또는 블레이드 코팅에 의해 기판 상에 적용될 수 있다. 또한, 당업자들에게 공지된 통상의 프린팅 기법, 예컨대 스크린 프린팅, 오프셋 프린팅, 릴-투-릴 프린팅, 레터 프레스 프린팅, 그라비어 프린팅, 로토그라비어 프린팅, 플렉소그래픽 프린팅, 인타글리오(intaglio) 프린팅, 패드 프린팅, 열-밀봉 프린팅, 잉크-젯 프린팅 또는 스탬프 또는 프린팅 플레이트에 의한 프린팅에 의해 기판에 적용될 수 있다.The polymerizable LC material may be applied onto the substrate by conventional coating techniques such as spin-coating or blade coating. In addition, conventional printing techniques known to those skilled in the art, such as screen printing, offset printing, reel-to-reel printing, letter press printing, gravure printing, rotogravure printing, flexographic printing, intaglio printing, It can be applied to the substrate by pad printing, heat-sealed printing, ink-jet printing or printing by stamp or printing plate.

또한, 적당한 용매에 중합성 메소제닉 물질을 용해시킬 수 있다. 이후 이 용액을 예컨대 스핀-코팅 또는 기타 공지의 기법에 의해 기판으로 코팅 또는 프린팅하고, 용매를 중합 이전에 증발시킨다. 대부분의 경우, 용매의 증발을 촉진시키기 위해 가열하는 것이 적합하다. 용매로서 예컨대 표준 유기 용매가 사용될 수 있다. 용매는 예컨대 케톤, 예컨대 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 프로필 케톤 또는 사이클로헥사논; 아세테이트, 예컨대 메틸, 에틸 또는 부틸 아세테이트 또는 메틸 아세토아세테이트; 알콜, 예컨대 메탄올, 에탄올 또는 아이소프로필 알콜; 방향족 용매, 예컨대 톨루엔 또는 자일렌; 할로겐화된 탄화수소, 예컨대 다이- 또는 트라이클로로메테인, 글라이콜 또는 이들의 에스터, 예컨대 PGMEA(프로필 글라이콜 모노메틸 에터 아세테이트), γ-부티로락톤 등에서 선택될 수 있다. 또한, 상기 용매의 이원, 삼원 또는 그 이상의 혼합물일 수 있다. It is also possible to dissolve the polymerizable mesogenic material in a suitable solvent. This solution is then coated or printed onto the substrate, for example by spin-coating or other known techniques, and the solvent is evaporated prior to polymerization. In most cases, heating is suitable to facilitate evaporation of the solvent. As the solvent, for example, standard organic solvents can be used. Solvents are, for example, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone or cyclohexanone; Acetates such as methyl, ethyl or butyl acetate or methyl acetoacetate; Alcohols such as methanol, ethanol or isopropyl alcohol; Aromatic solvents such as toluene or xylene; Halogenated hydrocarbons such as di- or trichloromethane, glycols or esters thereof such as PGMEA (propyl glycol monomethyl ether acetate), γ-butyrolactone and the like. It may also be a binary, ternary or more mixture of the solvents.

중합성 LC 물질의 초기 정렬(예, 평면형 정렬)은 예컨대 물질이 코팅된 기판의 러빙 처리에 의해, 코팅 동안 또는 코팅 이후에 물질의 전단에 의해, 정렬 층의 적용에 의해, 자장 또는 전기장을 코팅된 물질에 인가함에 의해, 표면-활성 화합물을 LC 물질에 첨가함에 의해 성취될 수 있다. 정렬 기법에 대한 검토사항들은 예컨대 문헌[I. Sage in "Thermotropic liquid Crystals" edited by G. W. Gray, John Wiley & Sons, 1987, pages 75-77] 및 [T. Uchida and H. Seki in "Liquid Crystals-Applications and Uses Vol. 3" edited by B. Bahadur, World Scientific Publishing, Singapore 1992, pages 1-63]에 기술되어 있다. 정렬 물질 및 기법의 검토는 문헌[J. Cognard, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 78, Supplement 1(1981), 1-77]에 기술되어 있다.Initial alignment (eg, planar alignment) of the polymerizable LC material can be achieved by coating a magnetic or electric field, for example by rubbing treatment of a substrate coated with the material, by shearing the material during or after coating, by applying an alignment layer By applying to the prepared material, it can be achieved by adding the surface-active compound to the LC material. Review of the alignment technique is described, for example, in I. Sage in "Thermotropic liquid Crystals" edited by G. W. Gray, John Wiley & Sons, 1987, pages 75-77 and T. Uchida and H. Seki in "Liquid Crystals-Applications and Uses Vol. 3" edited by B. Bahadur, World Scientific Publishing, Singapore 1992, pages 1-63. Review of alignment materials and techniques is described in J. Chem. Cognard, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 78, Supplement 1 (1981), 1-77.

다른 바람직한 실시양태에서, 중합성 LC 물질은, 기판 상에 액정 물질의 평면형 정렬를 유도 또는 증진시키는 첨가제를 포함한다. 바람직하게는 첨가제는 하나 이상의 계면활성제를 포함한다. 적당한 계면활성제는 예컨대 문헌[J. Cognard, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 78, Supplement 1, 1-77 (1981)]에 기술되어 있다. 비이온성 계면활성제, 특히 플루오로카본 계면활성제, 예컨대 상업적으로 입수가능한 플루오로카본 계면활성제 플루오라드(Fluorad) FC-171(등록상표)(3M 코포레이션) 또는 조닐 FSN(등록상표)(듀퐁) 및 GB 0227108.8에 기술된 계면활성제가 특히 바람직하다.In another preferred embodiment, the polymerizable LC material comprises an additive that induces or enhances the planar alignment of the liquid crystal material on the substrate. Preferably the additive comprises at least one surfactant. Suitable surfactants are described, for example, in J. Cognard, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 78 , Supplement 1, 1-77 (1981). Nonionic surfactants, in particular fluorocarbon surfactants, such as the commercially available fluorocarbon surfactant Fluorad FC-171® (3M Corporation) or Zonyl FSN® (Dupont) and GB Particular preference is given to the surfactants described in 0227108.8.

다른 바람직한 실시양태에서는, 기판 상에 정렬층이 적용되고, 정렬 층 상에 중합성 LC 물질이 적용되어 지연 필름을 형성한다. 정렬 층은 LC 물질에 목적된 초기 배향, 예컨대 평면형 배향을 유도한다. 이후, LC 물질은 전술된 바와 같이 이성질화되고 경화된다. 적당한 정렬 층은 당업계에 공지되어 있고, 예컨대 광정렬에 의해 제조된 러빙된 폴리이미드 또는 US 5,602,661, US 5,389,698 또는 US 6,717,644에 기술된 정렬층이 있다. In another preferred embodiment, an alignment layer is applied on the substrate and a polymerizable LC material is applied on the alignment layer to form a retardation film. The alignment layer leads to the desired initial orientation, such as planar orientation, in the LC material. The LC material is then isomerized and cured as described above. Suitable alignment layers are known in the art and are, for example, rubbed polyimides prepared by photoalignment or alignment layers described in US 5,602,661, US 5,389,698 or US 6,717,644.

중합은 예컨대 열 또는 화학선에 노출시킴에 의해 성취된다. 화학선 조사는 광 조사, 예컨대 UV 광, IR 광 또는 가시광, X-선 또는 감마선 조사, 또는 높은 에너지 입자, 예컨대 이온 또는 전자 조사를 의미한다. 바람직하게는, 중합은 비흡수 파장에서 UV 조사에 의해 실시된다. 화학선 조사의 광원으로는 예컨대 단일 UV 램프 또는 UV 램프 세트가 사용될 수 있다. 높은 램프 출력을 사용하는 경우 경화 시간이 단축될 수 있다. 광조사에 대한 다른 가능한 광원은 레이저, 예컨대 UV 레이저, IR 레이저 또는 가시광선 레이저이다. Polymerization is accomplished, for example, by exposure to heat or actinic radiation. Actinic radiation means light irradiation, such as UV light, IR light or visible light, X-rays or gamma radiation, or high energy particles such as ionic or electron radiation. Preferably, the polymerization is carried out by UV irradiation at non-absorbing wavelengths. As a light source of actinic irradiation, for example, a single UV lamp or a set of UV lamps can be used. Curing time can be shortened when using high lamp power. Other possible light sources for light irradiation are lasers such as UV lasers, IR lasers or visible light lasers.

중합은 화학선의 파장에서 흡수하는 개시제의 존재 하에 실시된다. 예컨대, UV 광에 의한 중합의 경우, UV 조사 하에 분해되어 중합 반응을 개시하는 유리 라디칼 또는 이온을 생성하는 광개시제가 사용될 수 있다. 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 기를 갖는 중합성 물질을 경화시킬 때에는, 바람직하게는 라디칼 광개시제가 사용되고, 비닐, 에폭사이드 및 옥세테인 기를 갖는 중합성 물질을 경화시킬 때에는, 바람직하게는 양이온성 광개시제가 사용된다. 또한, 가열 시에 분해되어 중합을 개시하는 유리 라디칼 또는 이온을 생성하는 중합 개시제를 사용할 수도 있다. 라디칼 중합에서의 표준 광개시제로서, 예컨대 상업적으로 입수가능한 이르가큐어 651, 이르가큐어 184, 다로큐어 1173 또는 다로큐어 4205(이들 모두 시바 가이기 아게로부터 입수가능함)이 사용될 수 있는 반면, 양이온성 광중합의 경우 상업적으로 입수가능한 UVI 6974(유니온 카바이드)가 사용될 수 있다.The polymerization is carried out in the presence of an initiator which absorbs at the wavelength of actinic radiation. For example, in the case of polymerization by UV light, photoinitiators can be used which generate free radicals or ions which decompose under UV radiation to initiate the polymerization reaction. When curing the polymerizable material having an acrylate or methacrylate group, a radical photoinitiator is preferably used, and when curing the polymerizable material having vinyl, epoxide and oxetane groups, a cationic photoinitiator is preferably used. . Moreover, you may use the polymerization initiator which produces | generates the free radical or ion which decomposes at the time of a heating, and starts superposition | polymerization. As standard photoinitiators in radical polymerization, for example, commercially available Irgacure 651, Irgacure 184, Darocure 1173 or Darocure 4205 (all of which are available from Ciba-Geige AG) can be used, while cationic photopolymerization In the case of commercially available UVI 6974 (union carbide) can be used.

경화 시간은, 그 중에서도, 중합성 물질, 코팅된 층의 두께, 중합 개시제의 유형 및 UV 램프의 출력에 좌우된다. 본 발명에 따른 경화 시간은 바람직하게는 10분보다 길지 않고, 특히 바람직하게는 5분보다 길지 않고, 매우 특히 바람직하게는 2분보다 짧다. 대량 생산을 위해서는, 3분 이하, 매우 바람직하게는 1분 이하, 특히 30초 이하의 짧은 경화 시간이 바람직하다. The curing time depends inter alia on the polymerizable material, the thickness of the coated layer, the type of polymerization initiator and the output of the UV lamp. The curing time according to the invention is preferably not longer than 10 minutes, particularly preferably not longer than 5 minutes and very particularly preferably shorter than 2 minutes. For mass production, short curing times of 3 minutes or less, very preferably 1 minute or less, in particular 30 seconds or less, are preferred.

또한, 혼합물은, 중합에 사용된 복사선의 파장에 대해 조정된 흡광 최대값을 갖는 하나 이상의 염료, 특히 UV 염료, 예컨대 4,4'-아족시 아니졸 또는 시판되는 티누빈(Tinubin)(스위스 바셀 소재의 시바 아게 제품)를 포함할 수 있다.The mixture can also contain one or more dyes, in particular UV dyes, such as 4,4'-axicinazole or commercially available Tinubin (Switzerland Vaselle), having an absorption maximum adjusted for the wavelength of the radiation used in the polymerization. Siva AG products of the material).

다른 바람직한 실시양태에서, 중합성 물질의 혼합물은 하나의 중합성 관능기를 갖는 일반응성 비-메소제닉 화합물 하나 이상을 70% 이하, 바람직하게는 1 내지 50% 포함한다. 전형적 예는 알킬 아크릴레이트 또는 알킬 메타크릴레이트이다. In another preferred embodiment, the mixture of polymerizable materials comprises at least 70%, preferably 1 to 50%, of at least one monoreactive non-mesogenic compound having one polymerizable functional group. Typical examples are alkyl acrylates or alkyl methacrylates.

중합체의 가교결합을 증가시키기 위해, 중합성 LC 물질에 둘 이상의 중합성 관능기를 갖는 하나 이상의 비메소제닉 화합물 20% 이하를, 중합체의 가교결합을 증가시키기 위한 이- 또는 다관능성 중합성 메소제닉 화합물 하나 이상에 더하여 또는 그에 대안적으로 첨가할 수 있다. 이반응성 비메소제닉 단량체에 대한 전형적 예는 1 내지 20의 탄소 원자의 알킬 기를 갖는 알킬 다이아크릴레이트 또는 알킬 다이메타크릴레이트이다. 다관능성 비메소제닉 단량체에 대한 전형적 예는 트라이메틸프로페인 트라이메타크릴레이트 또는 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트이다. In order to increase the crosslinking of the polymer, up to 20% of at least one non-mesogenic compound having at least two polymerizable functional groups in the polymerizable LC material is selected from the group consisting of di- or polyfunctional polymerizable mesogenic compounds for increasing the crosslinking of the polymer. In addition to or in addition to one or more of these may be added. Typical examples for direactive non-mesogenic monomers are alkyl diacrylates or alkyl dimethacrylates having alkyl groups of 1 to 20 carbon atoms. Typical examples for multifunctional non-mesogenic monomers are trimethylpropane trimethacrylate or pentaerythritol tetraacrylate.

중합체 필름의 물리적 성질을 개질하기 위해 하나 이상의 쇄 전달제를 중합성 물질에 첨가하는 것이 또한 가능하다. 특히 바람직하게는 예컨대 WO 96/12209, WO 96/25470 또는 US 6,420,001에 개시된 바와 같은, 티올 화합물, 예컨대 일관능성 티올 화합물, 예컨대 도데케인 티올, 또는 다관능성 티올 화합물, 예컨대 트라이메틸프로페인 트라이(3-머캅토프로피오네이트)이고, 매우 바람직하게는 메소제닉 또는 액정 티올 화합물이다. 쇄 전달제를 첨가하는 경우, 본 발명의 중합체 필름에서의 유리 중합체 쇄의 길이 및/또는 두 가교결합 사이에서의 중합체 쇄의 길이가 제어될 수 있다. 쇄 전달제의 양이 증가하는 경우, 수득된 중합체 필름에서의 중합체 길이는 감소된다. It is also possible to add one or more chain transfer agents to the polymerizable material to modify the physical properties of the polymer film. Particularly preferably a thiol compound, such as a monofunctional thiol compound such as dodecane thiol, or a polyfunctional thiol compound such as trimethylpropane tri (3), as disclosed, for example, in WO 96/12209, WO 96/25470 or US 6,420,001 Mercaptopropionate), very preferably a mesogenic or liquid crystalline thiol compound. When a chain transfer agent is added, the length of the free polymer chains in the polymer film of the invention and / or the length of the polymer chains between the two crosslinks can be controlled. When the amount of chain transfer agent increases, the polymer length in the polymer film obtained decreases.

중합성 LC 물질은 중합체 결합제 또는 중합체 결합제를 형성할 수 있는 하나 이상의 단량체 및/또는 하나 이상의 분산 보조제를 추가적으로 포함할 수 있다. 적당한 결합제 및 분산 보조제는 예컨대 WO 96/02597에 개시되어 있다. 그러나, 결합제 또는 분산 보조제를 함유하지 않는 LC 물질이 특히 바람직하다. The polymerizable LC material may further comprise one or more monomers and / or one or more dispersing aids capable of forming a polymeric binder or polymeric binder. Suitable binders and dispersing aids are disclosed for example in WO 96/02597. However, LC materials that do not contain binders or dispersion aids are particularly preferred.

중합성 LC 물질은 하나 이상의 적당한 성분, 예컨대 촉매, 감광제, 안정화제, 억제제, 쇄-전달제(chain-trasfer agent), 공 반응(co-reacting) 단량체, 표면-활성 화합물, 윤활제, 습윤제, 분산제, 소수성화제, 접착제, 유동 개선제, 소포제, 탈기제, 희석제, 반응성 희석제, 보조제, 착색제, 염료 또는 안료를 추가적으로 포함할 수 있다. The polymerizable LC material may include one or more suitable components such as catalysts, photosensitizers, stabilizers, inhibitors, chain-trasfer agents, co-reacting monomers, surface-active compounds, lubricants, wetting agents, dispersants , Hydrophobizing agents, adhesives, flow improvers, antifoams, degassers, diluents, reactive diluents, adjuvants, colorants, dyes or pigments.

전술된 바와 같은 패턴화된 층과는 다르게, 또한 예컨대 이성질화성 화합물을 함유할 필요가 없는 중합성 LC 물질층을 사용하여 상이한 복굴절 및 상이한 지연을 갖는 상이한 영역들을 상이한 온도에서 중합시킴으로써 패턴화된 필름을 제조할 수 있다. Unlike the patterned layer as described above, it is also patterned by polymerizing different regions at different temperatures with different birefringence and different retardation, for example using a polymerizable LC material layer that does not need to contain an isomerizable compound. Films can be produced.

하기의 실시예는 본 발명을 한정함이 없이 본 발명을 설명하는 역할을 한다. 이 실시예에서, 달리 언급되지 않는 한 모든 온도는 섭씨로 주어지고, 모든 퍼센트는 중량%로 주어진다. 광학 성능, 예컨대 휘도, 색도 및 콘트라스트 플럿의 시뮬레이션은 버레만(Berreman) 4x4 매트릭스 계산법을 사용하여 실시된다. The following examples serve to illustrate the invention without limiting the invention. In this example, all temperatures are given in degrees Celsius and all percentages are given in weight percent unless otherwise noted. Simulation of optical performance such as luminance, chromaticity and contrast plots is carried out using the Berreman 4x4 matrix calculation.

실시예Example

실시예 1-패턴화된 HWF의 제조Example 1 Preparation of Patterned HWF

다음의 중합성 LC 혼합물이 배합된다:The following polymerizable LC mixture is blended:

화학식 1의 화합물 14.4%Compound 14.4%

화학식 2의 화합물 18.0%Compound 18.0%

화학식 3의 화합물 17.0%Compound 17.0%

화학식 4의 화합물 17.0%Compound 17.0%

화학식 5의 화합물 32.0%Compound 22.0%

이르가큐어 651 1.0%Irgacure 651 1.0%

플루오라드 FC 171 0.6%Fluoride FC 171 0.6%

Figure 112005064683545-pat00017
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Figure 112005064683545-pat00018
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Figure 112005064683545-pat00019
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Figure 112005064683545-pat00020
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Figure 112005064683545-pat00021
Figure 112005064683545-pat00021

화학식 1 내지 5의 화합물은 종래 기술에 기술되어 있다. 이르가큐어 651은 시판되는 광개시제(스위스 바셀 소재의 시바 아게 제품)이다. 플루오라드 FC 171은 시판되는 비이온성 계면활성제(3M)이다. Compounds of formulas 1-5 are described in the prior art. Irgacure 651 is a commercially available photoinitiator (Ciba AG, Vassel, Switzerland). Fluoride FC 171 is a commercially available nonionic surfactant (3M).

혼합물을 용해시켜 자일렌 중 50중량% 용액을 생성시켰다. 이 용액을 여과(0.2㎛ PTFE 막)하고, 유리/러빙된 폴리이미드 슬라이드(재팬 신세틱 러버의 저 프리틸트(pretilt) 폴리이미드 JSR AL1054)에 스핀 코팅시켰다. 코팅된 필름을 공기 중에서 그레이-스케일(grey-scale)(0:50:100%T) 마스크를 통해 20 mWcm-2 365nm 복사선에 노출시켰다. The mixture was dissolved to yield a 50 wt% solution in xylene. This solution was filtered (0.2 μm PTFE membrane) and spin coated onto a glass / rubbed polyimide slide (low pretilt polyimide JSR AL1054 from Japan Synthetic Rubber). The coated film was exposed to 20 mWcm -2 365 nm radiation through a grey-scale (0: 50: 100% T) mask in air.

이어서, 질소 분위기 하에 60초간 20 mWcm-2 UV-A 조사를 이용하여 필름을 광중합시켜, 상이한 지연을 갖는 영역의 패턴을 갖는 패턴화된 필름을 수득하였다.The film was then photopolymerized using 20 mWcm -2 UV-A irradiation for 60 seconds under a nitrogen atmosphere to obtain a patterned film having a pattern of regions with different delays.

실시예 2-TIPS-디스플레이Example 2-TIPS-Display

도 2에 도시된 광학 층의 스택을 갖는 TIPS-LCD의 광학 성능을 계산하였다. 성분들의 파라미터는 다음과 같다:The optical performance of the TIPS-LCD with the stack of optical layers shown in FIG. 2 was calculated. The parameters of the components are as follows:

정면 편광기 방향: +45°Front polarizer direction: + 45 °

후면 편광기 방향: -45°Rear polarizer orientation: -45 °

LC 디렉터 배향(투과성 서브픽셀, 암 상태): +135°LC director orientation (transparent subpixel, dark): + 135 °

LC 디렉터 배향(투과성 서브픽셀, 명 상태): +90/180°(이중-도메인)LC director orientation (transparent subpixel, bright): + 90/180 ° (dual-domain)

LC의 지연(투과성 서브픽셀): 275nmLC retardation (transparent subpixel): 275 nm

LC 디렉터 배향(반사성 서브픽셀, 암 상태): 135°LC director orientation (reflective subpixel, dark): 135 °

LC 디렉터 배향(반사성 서브픽셀, 명 상태): 90 또는 180°LC director orientation (reflective subpixel, bright): 90 or 180 °

LC의 지연(반사성 서브픽셀): 138nmLC retardation (reflective subpixel): 138 nm

인셀(incell) HWF의 광학 축(반사성 서브픽셀): +22.5°Optical axis of incell HWF (reflective subpixel): + 22.5 °

인셀 HWF의 지연(반사성 서브픽셀): 275nmIn-cell HWF delay (reflective subpixels): 275 nm

패턴화된 인셀 HWF는 실시예 1에 기술된 예에 대해 제조될 수 있다. Patterned in-cell HWF can be prepared for the example described in Example 1.

투과성 및 반사성 서브픽셀의 각 휘도(angular luminance)가 도 4에 도시되어 있다. 축-상 휘도는 45.4%(투과성) 및 47.1%(반사성)이다. Angular luminance of the transmissive and reflective subpixels is shown in FIG. 4. Axial-phase luminance is 45.4% (transparent) and 47.1% (reflective).

투과성 및 반사성 서브픽셀의 명 상태 색도 플럿이 도 5에 도시된다. 색도는 1.1%(투과성) 및 0.9%(반사성)이다.The bright state chromaticity plot of the transmissive and reflective subpixels is shown in FIG. 5. Chromaticity is 1.1% (transparent) and 0.9% (reflective).

투과성 및 반사성 서브픽셀의 축-상 콘트라스트가 도 6에 도시된다. 10:1 보다 큰(>10:1) 콘트라스트의 평균 각은 79.4°(투과성) 및 49.0°(반사성)이다. 100:1보다 큰(>100:1) 콘트라스트의 평균 각은 52.2°(투과성) 및 21.7°(반사성)이다. On-axis contrast of the transmissive and reflective subpixels is shown in FIG. 6. The average angles of contrast greater than 10: 1 (> 10: 1) are 79.4 ° (transparent) and 49.0 ° (reflective). The average angles of contrast greater than 100: 1 (> 100: 1) are 52.2 ° (permeable) and 21.7 ° (reflective).

실시예 3-TIPS-디스플레이Example 3-TIPS-Display

도 3에 도시된 광학 층의 스택을 갖는 TIPS-LCD의 광학 성능을 계산하였다. The optical performance of the TIPS-LCD with the stack of optical layers shown in FIG. 3 was calculated.

성분들의 파라미터는 다음과 같다:The parameters of the components are as follows:

정면 편광기 방향: +45°Front polarizer direction: + 45 °

후면 편광기 방향: -45°Rear polarizer orientation: -45 °

LC 디렉터 배향(투과성 서브픽셀, 암 상태): +45°LC director orientation (transparent subpixel, dark): + 45 °

LC 디렉터 배향(투과성 서브픽셀, 명 상태): +0/90°(이중-도메인)LC director orientation (transparent subpixel, bright): + 0/90 ° (dual-domain)

LC의 지연(투과성 서브픽셀): 275nmLC retardation (transparent subpixel): 275 nm

LC 디렉터 배향(반사성 서브픽셀, 암 상태): 45°LC director orientation (reflective subpixels, dark): 45 °

LC 디렉터 배향(반사성 서브픽셀, 명 상태): 0 또는 90°LC director orientation (reflective subpixel, bright): 0 or 90 °

LC의 지연(반사성 서브픽셀): 138nmLC retardation (reflective subpixel): 138 nm

인셀 HWF의 광학 축(반사성 서브픽셀): +112.5°In-axis HWF optical axis (reflective subpixel): + 112.5 °

인셀 HWF의 지연(반사성 서브픽셀): 275nmIn-cell HWF delay (reflective subpixels): 275 nm

+C-플레이트의 지연: 90nm+ C-plate delay: 90 nm

+A-플레이트의 광학 축: +45°+ A-plate optical axis: + 45 °

+A-플레이트의 지연: 138nm+ A-plate delay: 138nm

패턴화된 인셀 HWF는 실시예 1에 기술된 예에 대해 제조될 수 있다. Patterned in-cell HWF can be prepared for the example described in Example 1.

투과성 및 반사성 서브픽셀의 각 휘도(angular luminance)가 도 7에 도시되어 있다. 축-상 휘도는 46.3%(투과성) 및 47.3%(반사성)이다. Angular luminance of the transmissive and reflective subpixels is shown in FIG. 7. The on-axis brightness is 46.3% (transparent) and 47.3% (reflective).

투과성 및 반사성 서브픽셀의 명 상태 색도 플럿이 도 8에 도시된다. 색도는 1.1%(투과성) 및 1.5%(반사성)이다.The bright state chromaticity plot of the transmissive and reflective subpixels is shown in FIG. 8. Chromaticity is 1.1% (transparent) and 1.5% (reflective).

투과성 및 반사성 서브픽셀의 축-상 콘트라스트가 도 6에 도시된다. 10:1보다 큰 콘트라스트의 평균 각은 80°(투과성) 및 41.8°(반사성)이다. 100:1보다 큰 콘트라스트의 평균 각은 80°(투과성) 및 17.7°(반사성)이다. On-axis contrast of the transmissive and reflective subpixels is shown in FIG. 6. Average angles of contrast greater than 10: 1 are 80 ° (transparent) and 41.8 ° (reflective). Average angles of contrast greater than 100: 1 are 80 ° (transparent) and 17.7 ° (reflective).

시뮬레이션된 결과는 패턴화된 지연기의 도입에 의해 우수한 광학 성능을 갖는 트랜스플렉티브 IPS가 설계될 수 있음을 명확하게 보여준다. 따라서, 텔레비전 산업에서 요구되는 시야각에 동등한 기준의 시야각 성능이 반사성 LCD 기법과 결합되어 모든 광 조건에서 볼 수 있는 디스플레이를 제조할 수 있다. The simulated results clearly show that the introduction of a patterned retarder allows the design of a transactive IPS with good optical performance. Thus, standard viewing angle performance equivalent to the viewing angle required in the television industry can be combined with reflective LCD techniques to produce displays that can be viewed in all light conditions.

본 발명에 따라, 시야각 범위에 걸쳐 높은 콘트라스트와 명도를 보이고, 낮은 색 전이를 보이고, 시간 및 비용 효과적 방법으로 용이하게 제조할 수 있는 트랜스플렉티브 디스플레이를 제공할 수 있다. According to the present invention, it is possible to provide a transmissive display which shows high contrast and brightness over a viewing angle range, shows low color transition, and can be easily manufactured in a time and cost effective manner.

Claims (31)

반사성 및 투과성 서브픽셀로 나누어진 하나 이상의 픽셀을 포함하는 트랜스플렉티브(transflective) 액정 디스플레이(LCD)에 있어서,A transflective liquid crystal display (LCD) comprising one or more pixels divided into reflective and transmissive subpixels, LC 층의 평면에 평행한 주 성분을 갖는 전기장 인가 시에 상이한 배향들 사이에서 스위칭가능한 LC 층, 및 전극 층을 포함하는, 인-플레인(in-plane) 스위칭(IPS) 방식의 LC 셀;An LC cell in an in-plane switching (IPS) scheme comprising an LC layer switchable between different orientations and an electrode layer upon application of an electric field having a principal component parallel to the plane of the LC layer; 상기 LC 셀을 샌드위칭하고 정면 및 후면 편광 방향을 갖는, 정면 편광기 및 후면 편광기; 및A front polarizer and a rear polarizer, sandwiching the LC cell and having front and rear polarization directions; And 상기 정면 편광기와 상기 LC 층 사이에 위치되고, 한정된 축-상(on-axis) 지연을 갖는 영역 및 지연을 갖지 않는 영역의 패턴을 갖고, 지연 영역이 오직 반사성 서브픽셀만을 필수적으로 덮도록 배열된, 하나 이상의 지연 필름Positioned between the front polarizer and the LC layer and having a pattern of regions with defined on-axis delays and regions with no delays, the delay regions arranged to essentially cover only reflective subpixels One or more retardation film 을 포함하고, 상기 패턴화된 지연 필름 및 반사성 서브픽셀 중의 LC 층이 함께 무채색 1/4 파장 지연기(AQWF)를 형성하는 것을 특징으로 하는, 트랜스플렉티브 LCD.Wherein the LC layer in the patterned retardation film and the reflective subpixel together form an achromatic quarter-wave retarder (AQWF). 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 LCD가The LCD 액정(LC) 셀;Liquid crystal (LC) cells; 상기 LC 셀의 제 1 면 상의 제 1 선형 편광기;A first linear polarizer on the first side of the LC cell; 상기 LC 셀의 제 2 면 상의 제 2 선형 편광기; 및 A second linear polarizer on the second side of the LC cell; And 제 1 항에 정의된 하나 이상의 패턴화된 지연 필름At least one patterned retardation film as defined in claim 1 을 포함하되,≪ / RTI > 상기 LC 셀이 The LC cell 서로 평행한 제 1 및 제 2 기판 평면(이들 중 하나 이상은 입사광에 대해 투명함);First and second substrate planes parallel to one another, at least one of which is transparent to incident light; 상기 LC 셀의 각각의 픽셀을 각각 스위칭하기 위해 사용될 수 있는, 상기 기판들 중 하나 상의 비선형 전기 소자의 어레이;An array of nonlinear electrical elements on one of the substrates, which may be used to switch each pixel of the LC cell respectively; 상기 기판들 중 하나 상에 제공되며, 원색의 적색, 녹색 및 청색(R, G, B) 중 하나를 투과시키는 상이한 픽셀의 패턴을 갖고, 임의적으로 평탄화 층에 의해 덮히는, 컬러 필터 어레이;A color filter array provided on one of the substrates, the pattern of different pixels transmitting one of primary red, green and blue (R, G, B) and optionally covered by a planarization layer; 상기 제 1 또는 제 2 기판의 내측 상에 제공되고, 상기 LC 층의 평면에 평행한 주 성분을 갖는 전기장이 인가될 수 있도록 설계된, 전극 층;An electrode layer provided on the inside of the first or second substrate and designed such that an electric field having a main component parallel to the plane of the LC layer can be applied; 임의적으로, 상기 전극에 제공된 정렬 층; 및 Optionally, an alignment layer provided on the electrode; And 전기장 인가에 의해 둘 이상의 상이한 배향들 사이에서 스위칭가능한 LC 매질LC medium switchable between two or more different orientations by electric field application 을 포함하는, 트랜스플렉티브 LCD.Including, a transparent LCD. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,3. The method according to claim 1 or 2, 상기 반사성 서브픽셀 중의 LC 층이 1/4 파장 지연을 갖는 것을 특징으로 하는, 트랜스플렉티브 LCD.And the LC layer in said reflective subpixel has a quarter wavelength delay. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,3. The method according to claim 1 or 2, 상기 지연 영역 중의 패턴화된 지연 필름이 반 파장(λ/2) 지연을 갖는, 트랜스플렉티브 LCD.And wherein the patterned retardation film in said retardation region has a half wavelength (λ / 2) retardation. 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 LCD가 하나 이상의 +A-플레이트 및/또는 하나 이상의 +C-플레이트 지연기를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 트랜스플렉티브 LCD.And the LCD further comprises at least one + A-plate and / or at least one + C-plate delay. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 LCD가 R, G, B-픽셀의 패턴을 갖는 컬러 필터를 포함하고, The LCD comprises a color filter having a pattern of R, G, B-pixels, 상기 패턴화된 지연 필름이 추가적으로, 선형적으로 편광된 광을 원형으로 편광된 광으로 전환시키는 효율이 각각 적색, 녹색 및 청색에 대해 최적화되도록 조정되는 상이한 지연을 갖는 R, G, B-픽셀 패턴을 나타내고, The patterned retardation film additionally has an R, G, B-pixel pattern with different retardations where the efficiency of converting linearly polarized light into circularly polarized light is adjusted to optimize for red, green and blue, respectively. Indicates, 상기 지연 필름이, 각각의 R, G, B-픽셀이 컬러 필터의 상응하는 R, G, B-픽셀을 덮도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 트랜스플렉티브 LCD.Wherein the retardation film is arranged such that each R, G, B-pixel covers the corresponding R, G, B-pixel of the color filter. 삭제delete 제 1 항, 제 6 항 및 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1, 6 and 7, 0° 시야각에서 상기 패턴화된 지연 필름의 지연 영역 중의 지연은 180 내지 400nm인, 트랜스플렉티브 LCD.And a retardation in the retarded region of the patterned retardation film at a 0 ° viewing angle of 180 to 400 nm. 제 1 항, 제 6 항 및 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1, 6 and 7, 상기 투과성 서브픽셀은 1/2 파장 지연을 갖고, 상기 반사성 서브픽셀은 1/4 파장 지연을 갖는, 트랜스플렉티브 LCD. Wherein said transmissive subpixel has a half wavelength delay and said reflective subpixel has a quarter wavelength delay. 제 1 항, 제 6 항 및 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1, 6 and 7, 상기 반사성 서브픽셀의 LC 층 두께는 상기 투과성 서브픽셀의 LC 층 두께의 0.5배인, 트랜스플렉티브 LCD.And the LC layer thickness of the reflective subpixel is 0.5 times the LC layer thickness of the transmissive subpixel. 제 1 항, 제 6 항 및 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1, 6 and 7, 상기 반사성 서브픽셀 중의 LC 층의 지연은 90 내지 200nm인, 트랜스플렉티브 LCD. The delay of the LC layer in the reflective subpixel is between 90 and 200 nm. 제 1 항, 제 6 항 및 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1, 6 and 7, 상기 투과성 서브픽셀 중의 LC 층의 지연은 180 내지 400nm인, 트랜스플렉티브 LCD. The delay of the LC layer in the transmissive subpixel is 180-400 nm. 제 1 항, 제 6 항 및 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1, 6 and 7, 상기 정면 편광기 및 후면 편광기의 투과 축은 각각 +45° 및 -45°로 배향되고, 상기 패턴화된 지연 필름의 1/2 파장 영역 중의 광학 축은 +22.5°로 배향된, 트랜스플렉티브 LCD. And wherein the transmission axes of the front polarizer and the rear polarizer are oriented at + 45 ° and -45 °, respectively, and the optical axis in the half wavelength region of the patterned retardation film is oriented at + 22.5 °. 제 1 항, 제 6 항 및 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1, 6 and 7, 상기 디스플레이는 +A-플레이트를 포함하고, 상기 정면 편광기 및 후면 편광기의 투과 축은 각각 +45° 및 -45°로 배향되고, 상기 패턴화된 지연 필름의 지연 영역 중의 광학 축은 +112.5°로 배향되고, 상기 +A-플레이트의 광학 축은 +45°로 배향된, 트랜스플렉티브 LCD. The display comprises a + A-plate, wherein the transmission axes of the front polarizer and the rear polarizer are oriented at + 45 ° and -45 °, respectively, and the optical axis in the retardation area of the patterned retardation film is oriented at + 112.5 °. Wherein the optical axis of the + A-plate is oriented at + 45 °. 제 1 항, 제 6 항 및 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1, 6 and 7, 상기 패턴화된 지연 필름의 지연 영역에서, 광학 축은 필름 평면에 평행하여 A-플레이트 대칭을 나타내는, 트랜스플렉티브 LCD. In the retarded region of the patterned retardation film, the optical axis exhibits A-plate symmetry parallel to the film plane. 제 1 항, 제 6 항 및 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1, 6 and 7, 상기 패턴화된 지연 필름의 비지연 영역에서, 광학 축은 필름 평면에 수직하여 C-플레이트 대칭을 나타내는, 트랜스플렉티브 LCD. In the non-delay region of the patterned retardation film, the optical axis exhibits C-plate symmetry perpendicular to the film plane. 제 1 항, 제 6 항 및 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1, 6 and 7, 상기 패턴화된 지연 필름의 비지연 영역에서, 상기 패턴화된 지연 필름은 광학적으로 등방성 물질을 포함하는, 트랜스플렉티브 LCD In the non-delay region of the patterned retardation film, the patterned retardation film comprises an optically isotropic material 제 1 항, 제 6 항 및 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1, 6 and 7, 상기 패턴화된 지연 필름은 스위칭가능한 LC 셀을 형성하는 기판들 사이에 제공되는, 트랜스플렉티브 LCD. Wherein the patterned retardation film is provided between substrates forming a switchable LC cell. 제 1 항, 제 6 항 및 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1, 6 and 7, 상기 패턴화된 지연 필름은 디스플레이의 정면부에 위치되는, 트랜스플렉티브 LCD. And the patterned retardation film is located at the front of the display. 제 1 항, 제 6 항 및 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1, 6 and 7, 상기 패턴화된 지연 필름은 컬러 필터와 LC 매질의 사이, 또는 편광 층이 존재하는 경우 컬러 필터와 편광 층 사이에 위치되는, 트랜스플렉티브 LCD. And the patterned retardation film is positioned between the color filter and the LC medium, or between the color filter and the polarization layer, if present. 제 1 항, 제 6 항 및 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1, 6 and 7, 상기 패턴화된 지연 필름의 두께는 0.5 내지 3.5 미크론인, 트랜스플렉티브 LCD. And the patterned retardation film has a thickness of 0.5 to 3.5 microns. 제 1 항, 제 6 항 및 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1, 6 and 7, 상기 패턴화된 지연 필름은, 반사성 서브픽셀 위에 1/2 파장 지연을 갖는 A 플레이트 대칭을 갖는 영역을 제공하고, 투과성 서브픽셀 위에 광학적 등방성 영역 또는 C 플레이트 대칭을 갖는 영역을 제공하도록 패턴화된 반응성 메소젠 물질로부터 제조되는, 트랜스플렉티브 LCD. The patterned retardation film is patterned responsive to provide an area with A plate symmetry with ½ wavelength retardation on the reflective subpixel and an area with optical isotropic or C plate symmetry over the transmissive subpixel. A transparent LCD made from mesogen material. 제 1 항, 제 6 항 및 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1, 6 and 7, 상기 패턴화된 지연 필름은,The patterned retardation film, a) 하나 이상의 광이성질화성 화합물을 포함하는 중합성 LC 물질의 층을 기판 상에 제공하는 단계; a) providing a layer of a polymerizable LC material comprising at least one photoisomerizable compound on a substrate; b) LC 물질의 층을 평면형 배향으로 정렬하는 단계; b) aligning the layer of LC material in a planar orientation; c) 상기 층에서의 또는 층의 선택된 영역에서의 LC 물질을, 이성질화성 화합물의 이성질체화를 일으키는 광조사에 노출시키는 단계; c) exposing the LC material in the layer or in selected regions of the layer to light irradiation causing isomerization of the isomerizable compound; d) 상기 물질의 노출된 영역의 적어도 일부에서 LC 물질을 중합시켜, 배향을 고정시키는 단계; 및 d) polymerizing the LC material in at least a portion of the exposed area of the material to fix the orientation; And e) 임의적으로, 중합된 필름을 기판으로부터 제거하는 단계e) optionally, removing the polymerized film from the substrate 를 포함하는 공정에 의해 제조되되, 상기 지연 또는 LC 물질의 배향은 광이성질화성 화합물의 양, 유형 또는 둘 다를 변화시킴에 의해, 또는 광조사의 강도, 노출 시간 또는 둘 다를 변화시킴에 의해 제어되는, 트랜스플렉티브 LCD. Wherein the retardation or orientation of the LC material is controlled by varying the amount, type or both of the photoisomerizable compounds, or by varying the intensity, exposure time or both of the irradiation. , Transparent LCD. 제 24 항에 있어서,25. The method of claim 24, 상기 중합성 LC 물질은 역시 중합성인 광이성질화성 메소제닉 화합물 또는 LC 화합물을 포함하는, 트랜스플렉티브 LCD. Wherein the polymerizable LC material comprises a photoisomerizable mesogenic compound or LC compound that is also polymerizable. 제 24 항에 있어서,25. The method of claim 24, 상기 광이성질화성 화합물은, UV-조사에 노출 시에 그 형상이 E-Z-이성질화에 의해 변하는, 트랜스플렉티브 LCD. Wherein said photoisomerizable compound changes its shape by E-Z-isomerization upon exposure to UV-irradiation. 제 24 항에 있어서,25. The method of claim 24, 상기 광이성질화성 화합물은 아조벤젠, 벤즈알독심, 아조메틴, 스틸벤, 스피로피란, 스피로옥사딘, 풀가이드(fulgide), 다이아릴에텐, 시나메이트, 2-메틸렌인데인-1-온 및 (비스-)벤질리덴사이클로알칸온으로부터 선택되는, 트랜스플렉티브 LCD. The photoisomerizable compounds are azobenzene, benzaldoxime, azomethine, stilbene, spiropyran, spiroxadine, fulgide, diarylethene, cinamate, 2-methyleneinden-1-one and Transflexive LCD, selected from (bis-) benzylidenecycloalkanones. 제 24 항에 있어서,25. The method of claim 24, 상기 광이성질화성 화합물은 시나메이트 반응성 메소젠으로부터 선택되는, 트랜스플렉티브 LCD. Wherein said photoisomerizable compound is selected from cinamate reactive mesogens. 제 24 항에 있어서,25. The method of claim 24, 상기 중합성 LC 물질은 광이성질화 및 광중합을 일으키는 조사에 노출되되, 광이성질화 및 광중합의 단계는 상이한 조건 하에 실시되는, 트랜스플렉티브 LCD.Wherein the polymerizable LC material is exposed to irradiation causing photoisomerization and photopolymerization, wherein the steps of photoisomerization and photopolymerization are carried out under different conditions. 제 29 항에 있어서,30. The method of claim 29, 상기 광이성질화 및 광중합의 단계는 상이한 가스 분위기 하에 실시되는, 트랜스플렉티브 LCD. Wherein said step of photoisomerization and photopolymerization is carried out under a different gas atmosphere. 제 29 항에 있어서,30. The method of claim 29, 상기 광이성질화는 산소의 존재 하에 실시되고, 상기 광중합은 산소의 부재 하에 실시되는, 트랜스플렉티브 LCD.Wherein said photoisomerization is carried out in the presence of oxygen and said photopolymerization is carried out in the absence of oxygen.
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