KR19980702275A - 중합체성 필름 - Google Patents

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KR19980702275A
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엠마 제인 졸리페
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플레믹 크리스티안
메르크 파텐트 게젤샤프트 미트 베쉬랭크터 하프퉁
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Abstract

본 발명은 (a) 각각의 단량체 또는 올리고머가 (메트)아크릴레이트-에스테르 에폭시 및 비닐 에테르로 이루어진 그룹중에서 선택된 2개 이상의 중합성 작용기를 갖는 하나이상의 상기 단량체 또는 올리고머, 및 (b) 각각의 단량체 또는 올리고머가 (메트)아크릴레이트 에스테르, 에폭시 및 비닐 에테르로 이루어진 그룹중에서 선택된 하나의 중합성 작용기 및 메소제닉 그룹을 갖는 하나이상의 상기 비키랄 액정 단량체 또는 올리고머를 포함하는 혼합물의 공중합에 의해 수득할 수 있는, 망상 중합체를 포함하는 가교결합된 합성 수지 조성물로부터 제조된 광학 이방성 물질로 구성된 중합체성 필름에 관한 것이다.

Description

중합체성 필름
본 발명은
(a) 각각의 단량체 또는 올리고머가 (메트) 아크릴레이트 에스테르, 에폭시 및 비닐에테르로 이루어진 그룹중에서 선택된 2개 이상의 중합성 작용기를 갖는 하나이상의 상기 단량체 또는 올리고머,
(b) 각각의 단량체 또는 올리고머가 (메트)아크릴레이트 에스테르, 에폭시 및 비닐에테르로 이루어진 그룹중에서 선택된 하나의 중합성 작용기 및 메소제닉 그룹을 갖는 하나이상의 상기 비키랄 액정 단량체 또는 올리고머,
(c) 광개시제,
(d) 억제제 및 촉진제중에서 선택된 첨가제,
(e) 임의로 하나이상의 키랄 성분, 및
(f) 임의로 하나이상의 액정 모노- 또는 디티올 화합물을 포함하는 혼합물의 공중합에 의해 수득할 수 있는, 망상 중합체를 포함하는 가교결합된 합성 조성물로부터 제조된 광학 이방성 물질로 구성된 중합체성 필름 및 이러한 중합체성 필름을 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
[배경기술]
유사한 디스플레이 장치가 유럽 특허 제 0 246 842 호에 개시되어 있다.
액정 물질에서의 키랄성은 분자들을 그의 종방향 축에 수직인 방향으로 회전시킨다. 소위 콜레스테릭 상의 액정 물질의 경우에 회전 피치는 0.1 내지 1 ㎛이다. 예를들어 다중송신 장치를 사용하는 데이타그래픽 디스플레이의 용도에 대해서 보다 큰 피치의 쎌 두께 크기 정도 또는 디스플레이 장치에 대해서는 훨씬 더 큰 피치가 바람직하다. 이러한 피치(또한 키랄 네마틱 또는 콜레스테릭 LC와 관련하여서는 콜레스테릭 피치라 칭함)는 액정 화합물 자체가 도판트일 수 있는 키랄 화합물을 네마틱 액정에 가함으로써 수득된다. 이러한 물질을 사용하여, 대단히 비틀린 네마틱(STN) 액정 디스플레이 장치를 제조하며, 이때 쎌을 횡단하는 분자 축의 전체 비틀림 각도는 예를들어 180 내지 270°이다. 이러한 디스플레이 장치는 광학 성질이 빛의 파장에 따라 큰 정도로 변하여 높은 콘트라스트 및 무색영상(예를들어 청/황 대신에 흑/백)을 얻기 어렵다는 단점을 갖는다. 이러한 단점은 2개 동일한 쎌(하나는 좌향 액정 물질을 함유하고 다른 하나는 우향 액정물질을 함유한다)의 조합을 사용함으로써 공지된 방식으로 극복될 수 있다. 상기 두번째 쎌 전방의 분자 축의 첫번째 쎌 후방의 분자 축에 수직으로 연장되는 경우, 광학 성질의 파장 의존성은 완전히 상쇄된다. 그러나, 이러한 두번째 쎌을 사용한 결과, 액정 디스플레이 장치는 보다 무거워지고 덜 소형으로 된다. 보다 단순한 변형 방법에 따라 상기 두번째 쎌을 적합한 복굴절을 갖는 단일축 호일로 대체시킨다. 이 경우에, 파장 의존성의 상쇄는 완전하지 않으며, 그 결과 예를들어 무전압 상태에서 콘트라스트가 감소되고 특정한 색도를 나타내는 디스플레이 장치가 생성된다. 또다른 방법은 단일축 호일들의 비틀린 스택을 사용하는 것으로 구성된다. 이러한 해법은 호일의 수를 증가시킴에 따라 이상적인 상황(비틀림 및 복굴절이 대단히 비틀린 네마틱 액정 디스플레이 장치의 비틀림 및 복굴절과 동일하다)에 보다 근접시킨다. 그러나, 이는 상당히 보다 복잡한 생산 공정을 발생시킨다. 한편으로, 호일 대신에 적합한 기판상에 복굴절 층을 사용하는 것도 가능하다. 유럽 특허 출원 제 91-0 007 574 호에는 공중합성 단량체 형태의 키랄 도판트를 갖는 액정 중합체 물질이 제공되어 있다. 이러한 중합체 물질은 선형이며 액정 성질을 나타내는 부 그룹을 갖는다. 용액 또는 용융물로부터 박층을 제작하고, 이를 고무상 액정 상태로 배향시키며, 그 후에 유리 전이 온도 아래로 냉각시킨다. 이러한 층들은 종종 불량한 배향 정렬에 의해 야기된 굴절율의 국소적인 변동으로 인해 혼탁된다. 더욱 또한, 상기 물질을 유리 전이 온도 이상으로 가열하는 것은, 단지 1회만 시행되었다 하더라도, 정렬을 영구적으로 상실시킨다. 그 밖에도, 상기 방법은 중합체 층의 피치 및 두께를 정확하게 조절하지 못한다.
미국 특허 제 5,210,630 호에, 키랄 도판트의 존재하에서 2개 이상의 중합성 그룹을 단량체들의 혼합물을 중합시킴으로써 수득한, 디스플레이 장치용 중합체성 필름이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 필름을 사용하여 디스플레이중의 저 분자량 액정의 광학 경로의 온도 의존성을 보상할 수는 없다.
본 발명의 목적들중 하나는 광학적으로 투명하고 큰 온도 저항성을 갖는 액정 디스플레이 장치용 중합체성 필름을 제공하는 것이다. 본 발명의 또다른 목적은 높은 콘트라스트를 갖는 대단히 비틀린 제마틱 액정 디스플레이 장치를 제공하는 것이며, 이때 무전압 상태는 실질적으로 완전히 어둡고 무색인 상태이고, 전압이 인가된 상태는 대단히 투명한 상태이다. 본 발명의 또다른 목적은 TN, IPS, ASM 또는 유사한 LC 장치에 대한 보정 필름(compensation film)을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가의 목적은 단순한 방식으로 바람직한 정밀도를 제작할 수 있는 필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 필름에 적합하게 사용될 수 있는 물질을 제공하는 것이다.
본 발명의 일반적인 목적은 광학 성질이 LC 쎌내의 LC의 광학 성질과 너무 다르지 않은 필름을 제공하는 것이다.
본 발명에 따라, 이들 목적은
(a) 각각의 단량체 또는 올리고머가 (메트) 아크릴레이트 에스테르, 에폭시 및 비닐에테르로 이루어진 그룹중에서 선택된 2개 이상의 중합성 작용기를 갖는 하나이상의 상기 단량체 또는 올리고머,
(b) 각각의 단량체 또는 올리고머가 (메트)아크릴레이트 에스테르, 에폭시 및 비닐에테르로 이루어진 그룹중에서 선택된 하나의 중합성 작용기 및 메소제닉 그룹을 갖는 하나이상의 상기 비키랄 액정 단량체 또는 올리고머,
(c) 광개시제,
(d) 억제제 및 촉진제중에서 선택된 첨가제,
(e) 임의로, 바람직하게 액정 화합물이거나 또는 액정 상과 혼화성인 하나이상의 키랄 성분, 및
(f) 임의로 하나이상의 액정 모노- 또는 디티올 화합물을 포함하는 혼합물의 공중합에 의해 수득할 수 있음을 특징으로 하는, 서두에 개시한 바와 같은 중합체성 필름에 의해 성취된다.
상기 합성 수지 조성물은 바람직하게 키랄 도판트를 갖는 경화성 액정 조성물로부터 제조된다.
본 발명에 따른 중합체성 필름의 바람직한 실시태양에서, 2개 이상의 아크릴레이트-에스테르 그룹을 갖는 화합물 (a) 및 하나의 아크릴레이트 에스테르 그룹을 갖는 화합물(b) 로 이루어진 액정 단량체 또는 올리고머의 혼합물을 경화시킴으로써 상기 합성 수지 조성물을 제조한다. 아크릴레이트 화합물 대신에, 에폭사이드, 비닐 에테르 및 티올렌 화합물을 액정 단량체로서 달리 만족스럽게 사용할 수 있다.
추가의 바람직한 실시태양은
a) 상기 그룹(a) 의 단량체 또는 올리고머가 각각 2개 이상의 (메트)아크릴레이트-에스테르 그룹을 갖고 상기 그룹(b)의 단량체 또는 올리고머가 각각 하나의 (메트)아크릴레이트-에스테르 그룹을 갖는 중합체성 필름,
b) 상기 광학적으로 이방성인 물질이 하나이상의 메소제닉 키랄 첨가제(e)를 포함하는 중합체성 필름,
c) 바람직하게 모노티올, 특히 액정 또는 액정형 티올인 티올(이들 티올 화합물은 생성된 중합체의 분자량을 제한하는 것을 목적으로 하며, 유리 라디칼 개시된 중합을 종결시킨다)을 함유하는 중합체성 필름,
d) 그룹 (a)의 하나이상의 단량체 또는 올리고머, 그룹 (b)의 하나이상의 단량체 또는 올리고머, 하나이상의 UV 개시제 (c) 및 하나이상의 키랄 첨가제 (e)를 포함하는 혼합물의 동일반응계 UV 공중합에 의해 수득될 수 있는 중합체성 필름,
e) 광학적으로 이방성인 물질이
-5 내지 50 중량%의 그룹 (a)의 하나이상의 단량체 또는 올리고머,
-20 내지 95 중량%의 그룹 (b)의 하나이상의 단량체 또는 올리고머,
-0.5 내지 5 중량%의 광개시제 (c),
-1 내지 20 중량%의 하나이상의 키랄 첨가제 (e), 및
- 1 내지 20 중량%의 하나이상의 액정 모노티올 화합물 (f)를 포함하는 중합체성 필름, 및
f) 그룹 (a)의 단량체 또는 올리고머가 각각 메소제닉 그룹을 갖는 중합체성 필름이다.
본 발명의 광범위한 조사에 의해 첫번째 접근 방법으로 부 그룹을 갖는 LC 중합체의 가능한 이동 정도는 중합체의 분자량에 의존하는 것으로 밝혀졌다. 소 중합체는 고 분자량[MWt]을 갖는 중합체보다 빠른 반응 시간을 갖는다.
몰 질량이 작은 LC의 열 변동을 모방하기 위해서, LC 중합체상의 부 그룹들이 가능한 한 자유롭게 이동할 수 있는 것이 바람직하다. 이는 중합을 종결시키는 티올을 사용함으로써 수득되는 저 MWt 중합체를 사용함으로써 성취된다. 전형적으로, 목적하는 보다 저 MWt 물질을 수득하기 위해서 상기와 같은 티올 10 내지 15%를 사용한다.
실제로, 통상적인 티올(즉, 옥틸티올 C8H17SH)은 중합체 전구체에 매우 가용성은 아니며 5% 또는 심지어 보다 낮은 농도에서도 상 분리된다. 그러나, 이러한 문제점은 액정 티올, 예를들어또는 유사한 티올을 사용함으로써 극복된다.
본 발명에 따라 사용되는 전형적인 티올은 하기 화학식을 갖는다:
상기식에서,
n은 1 내지 6이고,
m은 0 내지 10이고,
e는 0 또는 1이고,
k는 0 또는 1이고,
는 각각 독립적으로또는이거나, 또는 R 또는 F와 같은 하나이상의 측 그룹을 또한 가질 수 있는 6원의 1,4 이치환된 고리이고, R은 탄소수 1 내지 9의 알킬, 알케닐, 옥시알킬 또는 옥시알케닐이다.
키랄 물질의 첨가는 LC 쇄의 분자 축을 비튼다. 이렇게 수득된 물질의 층은 나선형 구조를 갖는 네마틱 정렬(또한 클레스테릭 정렬이라 칭함)을 나타낸다. 상기 혼합물의 본래 피치는 첨가되는 키랄 도판트의 유형 및 양에 따라 다르며, S-811(Merck KGaA, Germany)과 같은 전형적인 도판트에 대해서 0.5 몰%에서 대략 28㎛이고, 6 몰%에서 대략 2.5 ㎛이다.
경화성 합성 조성물을 화학선 조사에 노출시키는 광중합에 의해 경화시킨다. 예를들어 전형적으로 3분간의 자외선 광은, 50℃에서, 경화되는 표면상에 2 내지 5 ㎽/㎠의 조사 강도를 갖는 단-아크 수은 램프에 의해 생성된다. 경화과정 동안 배향이 고정되고, 상기 층의 전체 회전각은 일정하게 남아있는다. 상기 회전각은 콜레스테릭 네마틱 상에서 나선형인 분자의 회전수의 척도이다. 이러한 이유로, 경화과정 동안의 피치의 변화는 가능한 중합 수축의 결과로서 단지 층 두께의 변화에 따른다.
중합 공정에서, 생성물의 dΔn (여기에서 d는 층 두께이고 Δn은 물질의 복굴절율이다)은 실질적으로 변화되지 않는다. 물질이 중합과정동안 단지 한 방향으로만 수축되는 경우, 층 두께의 변화는 물질 밀도의 변화에 반비례하며, 상기 물질 밀도의 크기는 복굴절의 정도에 비례한다.
이렇게 수득된 중합체 필름의 회전각은 실온 내지 250℃의 온도 범위에서 온도 의존성을 나타내지 않으며, 이는 망상 중합체 분자가 가교결합에 의해 형성된 결과 분자 재배향에 대해 완전히 저항성임을 입증한다. 단량체가 부분적으로 분자당 2개의 아크릴레이트-에스테르 그룹을 함유함에 따라, 가교결합이 너무 강하여 액정 분자의 단단한 부분에서는 단지 작은 움직임만이 가능하다.
예를들어 측쇄에 키랄 그룹을 갖는 콜레스테릭 중합체와 비교시, 피치는 작은 온도 의존성을 갖는다.
특정한 한계내에서 피치는 2개의 기판간의 합성 수지 조성물의 경화에 의해 영향을 받을 수 있다. 마찰된 폴리이미드와 같은 배향 물질을 피복시키는 경우, 상기 폴리이미드 표면을 예를들어 벨벳천으로 단일축으로 문지른다. 피치는 2개의 기판간의 거리(이 경우 6㎛)및 폴리이미드 표면을 문지른 2개의 방향간의 각도에 따라 변한다. 생성된 피치가 본래의 피치와 많이 다르지 않도록 분자나선의 회전수 자체를 조정한다.
그러나, 매우 낮은 MWt LC 중합체는 유체 중합체로 용융되지만, 소량의 이작용성 물질로 짧은 저 MWt LCP를 가교결합시킴으로써 전체적인 MWt는 증가되나, 여전히 부 그룹들은 빨리 또는 쉽게 이동한다.
본 발명에 이르러 필름을 형성하는 LC 중합체의 분자량이 광학 이방성의 파장 분산에 영향을 미치는 중합체의 유일한 변수가 아닐뿐 아니라 심지어 가장 중요한 변수가 아닐 수도 있음을 추가로 발견하였다. 이러한 분산 및 그의 온도 의존성은 예를들어 평면 개폐(IPS) 또는 다른 LCD와 같이 예를들어 TN, STN 또는 또다른 모드일 수 있는 디스플레이의 활성(즉, 구동) LC 쎌에 사용되는 저 분자량 LC의 분산 및 의존성에 근접해야 하기 때문에, LC 중합체는 이들 저 분자량 LC와 유사한 특성 및 배향 정렬을 가져야 한다.
이러한 점에서 중합체 LC의 추정상 가정 결정적인 변수는 평균 직쇄 길이인 듯하며, 이는 예를들어 전구체의 형성에 사용되는 티올의 양으로부터 특히 그의 작용성 및 농도를 고려하여 구할 수 있다. 이 평균 직쇄 길이에 대한 검색은 다음과 같이 가시화될 수 있다: 저분자량 LC는 전형적인 LC 중합체에 비해 다소 자유롭게 이동가능하다. 예를들어 보다 쉽게 회전하게 이동하여 상이한 분산 및 상기 분산의 상이한 온도 의존성을 생성시킬 수 있다. 이는 LC 중합체의 LC 유니트의 고정에 기인하며, 상기 고정은 경우에 따라 보다 더 엄격하거나 덜 엄격할 수 있으나, 단량체성 LC보다 항상 더 엄격하다. 부 그룹을 갖는 LC 중합체를 고려할 때, 쇄 중앙의 LC 부 그룹은 중합체 주쇄 및 양쪽의 다른 부 그룹들에 의해, 또한 다른 중합체 쇄의 말단에 가까운 LC부 그룹보다 상기 쇄중의 유사한 그룹들에 의해 그의 이동이 훨씬 더 구속된다. 상기 쇄 말단의 이들 부 그룹들은 상기와 같이 심각하게 구속되지 않으며 결과적으로 저분자량 LC 분자와 보다 유사하게 행동한다. 따라서, 부 그룹이 쇄의 말단에 가깝게 배치될수록 상기 그룹은 본 발명에 바람직하게, 즉 저분자량 LC와 같이 행동한다.
새로운 보정 층의 복굴절성 부 그룹들이 LC 쎌, 예를들어 STN 쎌 또는 축방향으로 대칭적인 모드(ASM)의 쎌과 유사하게 행동하므로, 예를들어 5 내지 50 단위, 바람직하게 10 내지 30 단위, 가장 바람직하게 10 내지 20 단위 길이의 짧은 중합체 쇄가 필요하다. 이들은 사실상 보다 고 농도의 말단 그룹을 생성시킨다.
동일반응계의 광중합에 의해 생성된 당해분야의 중합체 쇄는 전형적으로 약 200 내지 300 단위의 길이를 갖는다. 그러나, 본 발명의 바람직한 짧은 쇄 길이를 갖는 LC 중합체는 매우 종종 실용적으로 유용한 필름에 바람직하지 못한 연화로 인해 문제가 야기된다. 이러한 문제점은 짧은 중합체 쇄들을 함께 가교결합시킴으로써 감소되거나 또는 심지어 제거된다. 이는 중합체의 MWt는 증가시키지만 쇄의 유효 길이를 변화시키지 않으며, 따라서 말단 그룹 밀도를 변화시키지 않거나, 적어도 현저하게 변화시키지 않는다.
따라서 단반응성인 티올이 바람직한 쇄 길이를 얻는데 유리하게 사용되고/되거나 적어도 이반응성인 티올이 단쇄 중합체의 가교결합에 유리하게 사용된다. 그러나, 가교결합은 바람직하게 예를들어 이반응성 아크릴레이트, 에폭사이드 또는 엔 화합물에 의해 성취된다.
따라서, 이러한 중합체는 예를들어 STN 및 TN, 평면 개폐, 축방향으로 대칭인 모드 및 다른 AM LCD에 대해 탁월한 보정 호일이다.
가장 바람직한 것은 STN 및 AM LCD 이다. AM LCD는 바람직한 모드는 TN 모드이다. 또다른 실시태양에서, LC 모드는 예를들어 EP 0 509 026 및 EP 0 588 568에 개시된 바와 같은 평면 개폐 또는 IPS 모드이다. 또한 EP 0 568 355, EP 0 626 607 및 JP 6-301 015 A(공고, 공개번호)에 개시된 바와 같은 축방향으로 대칭적으로 정렬된 소영역 또는 ASM 모드가 바람직하다.
이들 및 다른 모드들 모두 TN 및 STN 모드와 같이 직접 구동되는 디스플레이에 또한 사용될 수 있다.
정렬된 합성 수지 조성물을 예를들어 액정 단량체 혼합물을 배향시키고 상기 배향을 감광성 개시제의 존재하에서 UV 광에 노출시켜 고정시킴으로써 수득할 수 있다(EP 0 445 629).
키랄 성분(e), 예를들어 비대칭적으로 치환된 탄소 원자를 갖는 화합물을 단량체에 가할 수 있다. 이러한 도판트는 단량체 분자를 상기 분자의 종방향 축에 수직인 방향으로 회전시킨다. 상기 단량체를 2개의 폴리이미드-코팅되고 마찰된 표면들 또는 다른 배향면들, 예를들어 비스듬히 침착된 SiO 의 표면사이에 배열시킴으로써, 배향 또는 회전 정도를 본래 피치(상기와 같은 표면이 존재하지 않는 피치), 마찰면들간의 거리 및 상기 표면의 마찰 방향의 함수로서 조정할 수 있다. 후속적으로, 여전히 액체인 단량체 조성물의 결정 회전을 UV 광의 영향 또는 전자를 사용한 조사하에서 반응성 말단 그룹들을 중합시킴으로써 고정시킨다. 목적하는 정렬이 신속히 얻어지며, 거의 완전하여, 투명 필름 또는 박층이 수득된다. 2개 이상의 작용기 (a)를 갖는 단량체와 단지 하나의 작용기 (b)를 갖는 단량체의 혼합물을 사용한 결과, 정렬된 망상 중합체가 매우 고온까지 유지된다.
중합체 전구체에 대한 키랄 도판트로서 적합한 화합물의 예는 하기와 같다:
다른 키랄 도판트들이 당해분야의 숙련가들에게 공지되어 있다. 본 발명의 바람직한 실시태양으로, 키랄 분자의 에난티오머 쌍이 도판트로서 사용되며, 이때 하나의 에난티오머는 LC 쎌의 저분자량 LC에 대해서, 반대 배위를 갖는 에난티오머인 그의 거울상 분자는 중합체 전구체에 대해서 도판트로서 사용된다. 이러한 쌍들은 당해분야의 숙련가들에게 공지되어 있다. 전형적인 예는 S-811 및 R-811(Merck KGaA, Germany)이며, 이때 S-911은 좌향 비틀림을 유발하는 네가티브 나선형 비틀림력을 갖는다. 또한 키랄 도판트들의 혼합물이 유리하게, 예를들어 피치의 온도 의존성의 감소에 사용된다.
본 발명에 따른 중합체성 필름을 수득하기 위한 단량체 또는 올리고머들의 혼합물이 대체로 비교적 저온의 융점을 갖는 광범위한 네마틱 또는 콜레스테릭 메조상을 나타내므로, 본 발명의 필름을 비교적 저온(100℃미만, 바람직하게 30 내지 80℃)의 조사에 의해 제조할 수 있다. 경우에 따라, 경화성 합성 수지 조성물은 다양한 올리고머 화합물들의 혼합물을 포함할 수도 있다. 그 밖에, 상기 합성 수지 조성물은 하나이상의 다른 적합한 성분들, 예를들어 촉매, (감과성) 개시제, 안정제, 공-반응 단량체 및 표면 활성 혼합물을 포함할 수 있다. 한편으로, 물질의 광학 성질을 조절하기 위해서 예를들어 50 중량% 이하량의 비중합성 액정물질을 가할 수 있다.
적합한 화합물들(a)이 미국 특허 제 4,758,447 호에 공지되어 있다. 상기 출원에서 상기 화합물이 개시되어 있기는 하지만 나선형 정렬에 대한 연구는 수행되지 않았다. 적합한 화합물의 제조 방법이 유럽 특허 제 0 261 712 호에 개시되어 있다. 적합한 화합물 (a) 및 (b)가 예를들어 WO 93/22 397에 개시되어 있으며; 추가로 적합한 화합물 (b)는 예를들어 EP 0 590 376 에 개시되어 있다.
조성물의 신속한 경화가 바람직하기 때문에, 경화 공정을 바람직하게 화학선 조사에 의해 개시시킨다. 본 발명에서 화학선 조사라는 표현은 광, 특히 UV 광, X-선, 감마선을 사용한 조사, 또는 전자 또는 이온과 같은 고-에너지 입자를 사용하는 조사를 의미하는 것으로 이해된다. 디스플레이 장치, 특히 TN, STN, IPS 또는 ASM 장치의 기하학적 형태는 통상적이다.
본 발명에 따른 필름은, 예를들어 중합체 전구체의 조성 또는 층 두께(이들은 모두 광범위하게 가변적이다)를 변경시킴으로써, 보정하고자 하는 LC 쎌의 필름에 대한 광학적 감속도 d·Δn의 적용에 관하여 쉽게 변경된다. 상기 적응은 경우에 따라 활성 쎌의 온 상태 또는 오프 상태, 또는 중간의 부분 개폐된 상태로 이루어질 수 있다. 상기 보정 필름의 분자의 바람직한 비틀림 각도는 사용되는 키랄 도판트 및 그의 농도를 변경시킴으로써 성취될 수 있다. 단일 키랄 화합물이 특히 바람직하며, 이는 콜레스테릭 액정이거나 또는 상기 보정판의 중합체 필름의 액정 전구체와 혼화성이다. 특히 바람직한 것은 단일의 키랄 화합물이며, 바람직하게는 2개의 키랄 화합물의 혼합물이고, 덜 바람직하게는 2개 이상의 키랄 화합물의 혼합물이며, 이들은 중합체 전구체의 경화도중 매우 엄격한 온도 조절이 필요하지 않으므로 중합체 전구체의 콜레스테릭 피치의 온도 의존성이 작다. 이들은 또한 경화 및 가공 온도를, 생성된 피치에 영향을 미치지 않고 결과적으로 보정판의 비틀림에 영향을 미치지 않으면서 광범위한 온도에 걸쳐 쉽게 변화시킬 수 있다.
상기 필름은 경화를 위해 2개의 기판사이에 함유시킬 필요가 없다. 바람직한 실시태양으로 배향층을 갖는 하나의 기판에 의해 지지된 독립적으로 서 있는 박막을 경화시킨다.
[실시예]
실시예 1
경화성 조성물의 출발 혼합물을 하기 화학식 A의 모느 아크릴레이트 화합물 84 중량부, 하기 화학식 B의 디아크릴레이트 화합물 15 중량부, 및 감광성 개시제 [본 실시예에서는 2,2-디메톡시-2-페닐-아세토페논, 시바 가이기로부터 상표명 Irgacure(등록상표) 651(IRG 651)로 상업적으로 입수할 수 있다)을 사용한다] 1 중량부로부터 제조한다:
[화학식A]
[화학시B]
상기 디아크릴레이트 화합물의 제조 방법이 EP 0 261 712에 개시되어 있으며, 모노 아크릴레이트 화합물의 제조 방법은 EP 0 590 376에 개시되어 있다. 상기 출발 혼합물은 안정제, 예를들어 하이드로퀴논 모노메틸 에테르 100 ppm을 추가로 포함한다.
상기 출발 혼합물은 38.2℃의 융점을 갖는 조성물로, 상기 융점 이상에서는 네마틱 상으로 존재하고, 이는 123.3℃의 온도에서 등방성 상으로 변한다. 상기 혼합물을 이들 두 온도사이의 온도에서 사용하고, 코팅시키고 경화시키며, 최고의 점도 및 최고의 분자량은 최저의 온도에서 수득된다.
상기 혼합물을 용매의 스핀코팅 및 증발후에 365 nm(±7 nm FWHM)에서 6 ㎽/㎠로 80℃에서 경화시킨다. 생성된 필름은 키랄 첨가제가 사용되지 않았기 때문에 키랄 비틀림, 즉 무한 콜레스테릭 피치를 갖지 않는다.
실시예 2
본 실시예에 따라서, 다양한 양의 키랄 도판트, 예를들어 좌향의 4-(4-헥실옥시-벤조일옥시)-벤조산-2-옥틸에스테르(메르크사로부터 S-811로 상업적으로 입수한다)를 출발 혼합물에 첨가할 수 있다. 키랄 도판트 자체는 액정 성질을 나타낼 필요가 없으나, 공중합 단량체 및 비중합체 화합물을 모두 가질 수 있다. 중합체에 비틀린 네마틱 정렬을 제공하기 위해서, 상기 화합물은 키랄인 것으로 충분하다. 키랄 도판트는 좌향 또는 우향일 수 있다.
실시예 2에 대해서, 14%의 디아크릴레이트 B를 84.2%의 모노아크릴레이트 A, 1%의 광개시제 IRG 651 및 0.8%의 키랄 도판트 S-811과 함께 사용하였다(모든 농도는 질량%로 제공된다). 상기를 용매(톨루엔) 증발후에 370 nm(±10 nm)에서 5 ㎽로 10분간 75℃의 온도에서 무수 질소하에서 경화시켰다. 결과를 하기 표 2에 나타낸다.
제조된 필름을 전형적인 STN 쎌들[이때 이들은 모두 180°, 240° 또는 270°의 적절한 비틀림 각도 및 5°의 표면 예비 경사각(180°의 비틀림에 대해 2°내지 3°)을 갖는다]에 적용시키며, 액정 혼합물 ZLI-2293(Merck KGaA, Germany 제품)을 충전시키고, 키랄 도판트 R-811, 즉 S-811의 에난티오머를 270°비틀린 쎌에 대해 0.5 또는 0.55의 d/p 값으로 도핑시켰다. 필름 및 LC 쎌의 분산도를 개별적으로 측정하고 결합된 디스플레이 소자의 분산도를 측정함으로써 상기 분산도의 일치 및 불일치 모두를 관찰하였다. 실시예 1 뿐아니라 실시예 2 및 3도 비교실시예로 볼 수 있다. 사용된 전구체 성분들을 표 1에 나타낸 반면, 결과는 표 2에 나타낸다.
실시예 3 내지 8
이들 실시예는 보정 필름의 LC 중합체의 MWt 및 평균 직쇄 길이를 제한하는 약간의 티올을 포함한다.
필름을 마찰된 폴리이미드 표면상에 용매 코팅, 즉 톨루엔중의 성분 용액을 스핀 코팅시키고, 후속적으로 승온된 온도에서 상기 용매를 증발시키고, 이어서 70 내지 80℃의 질소 분위기하에서 λ=360, 380nm, 5 내지 20 ㎽/㎠으로 UV 노출시킴으로써 실시예 1과 유사하게 제조하였다.
[표1]
중합체 전구체
[표2]
실시예의 결과
이들 실시예는 당해분야의 숙련가들에 의해 쉽게 변경될 수 있다. 예를들어 보다 적은 농도의 키랄 도판트를 사용함으로써 보정 층의 비틀림을 전형적인 TN 장치에 일치되는 90°로 조정할 수 있다. 보정층의 광학적 및 키랄 성질을 다양한 유형의 LCD, 예를들어 특히 다른 IPS 및 ASM 장치에 적응시키는 것은 오프, 온 또는 임의의 부분 개폐된 상태의 쎌의 개별적인 분자 배열로부터 숙련가들에게 명백하다.

Claims (7)

  1. a) 각각의 단량체 또는 올리고머가 (메트) 아크릴레이트 에스테르, 에폭시 및 비닐에테르로 이루어진 그룹중에서 선택된 2개 이상의 중합성 작용기를 갖는 하나이상의 상기 단량체 또는 올리고머,
    (b) 각각의 단량체 또는 올리고머가 (메트)아크릴레이트 에스테르, 에폭시 및 비닐에테르로 이루어진 그룹중에서 선택된 하나의 중합성 작용기 및 메소제닉 그룹을 갖는 하나이상의 상기 비키랄 액정 단량체 또는 올리고머,
    (c) 광개시제,
    (d) 억제제 및 촉진제중에서 선택된 첨가제,
    (e) 임의로 하나이상의 키랄 성분, 및
    (f) 임의로 하나이상의 액정 모노- 또는 디티올 화합물
    을 포함하는 혼합물의 공중합에 의해 수득할 수 있는, 망상 중합체를 포함하는 가교결합된 합성 조성물로부터 제조된 광학 이방성 물질로 구성된 중합체성 필름.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 그룹(a) 의 단량체 또는 올리고머가 각각 2개 이상의 (메트)아크릴레이트-에스테르 그룹을 갖고 상기 그룹(b)의 단량체 또는 올리고머가 각각 하나의 (메트)아크릴레이트-에스트레 그룹을 갖는 중합체성 필름.
  3. 제 1 항 또는 2 항에 있어서,
    상기 광학 이방성 물질이 하나이상의 메소제닉 키랄 첨가제(e)를 포함하는 중합체성 필름.
  4. 제 1 항 내지 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    그룹 (a)의 하나이상의 단량체 또는 올리고머, 그룹 (b)의 하나이상의 단량체 또는 올리고머, 하나이상의 UV 개시제 (c) 및 하나이상의 키랄 첨가제 (e)를 포함하는 혼합물의 동일반응계 UV 공중합에 의해 수득될 수 있는 중합체성 필름.
  5. 제 1 항 내지 4 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 이방성 물질이
    -5 내지 50 중량%의 그룹 (a)의 하나이상의 단량체 또는 올리고머,
    -20 내지 95 중량%의 그룹 (b)의 하나이상의 단량체 또는 올리고머,
    -0.5 내지 5 중량%의 광개시제 (c),
    -1 내지 20 중량%의 하나이상의 키랄 첨가제 (e), 및
    -1 내지 20 중량%의 하나이상의 액정 모노티올 화합물 (f)를 포함하는 중합체성 필름.
  6. 제 1 항 내지 5 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 그룹 (a)의 단량체 또는 올리고머가 각각 메소제닉 그룹을 갖는 중합체성 필름.
  7. 2개의 전극 사이에 비틀린 네마틱 액정 물질이 배열된 액정 쎌, 및 제 1 항 내지 5항중 어느 한 항의 중합체성 필름임을 특징으로 하는 상기 액정 물질의 복굴절을 보정하기 위한 필름을 포함하는 액정 장치.
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