KR20040012591A - 다층 광학 보상기, 액정 디스플레이, 및 그의 제조방법 - Google Patents

다층 광학 보상기, 액정 디스플레이, 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 -0.005보다 덜 음성(-)인 면외 복굴절률을 갖는 제 1 중합체 층 및 -0.005보다 더 음성인 면외 복굴절률을 갖는 제 2 중합체 층을 포함하는 액정 디스플레이용 광학 보상기에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 LC 디스플레이 및 상기 보상기의 제조방법을 제공한다.

Description

다층 광학 보상기, 액정 디스플레이, 및 그의 제조방법{MULTILAYER OPTICAL COMPENSATOR, LIQUID CRYSTAL DISPLAY, AND PROCESS}
본 발명은 특정한 복굴절 특성을 나타내는 제 1 및 제 2 층을 포함하는 액정 디스플레이용 다층 광학 보상기에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 LC 디스플레이 및 상기 보상기를 제조하는 방법을 제공한다.
트리아세틸셀룰로스(TAC, 일명 셀룰로스 트리아세테이트) 필름은 그의 독특한 물성 및 난연성으로 인해 사진 산업에 전통적으로 사용되어 왔다. TAC 필름은 또한 액정 디스플레이에 사용되는 편광기용 커버 시이트로서 사용하기에 바람직한 중합체 필름이다. 상기 필름은 극히 낮은 면내 복굴절률 때문에 상기 용도에 바람직한 물질이다. 그의 면외 복굴절률도 또한 작아(0은 아님), LCD에 일부 광학 보상을 제공하는데 유용하다.
고유 복굴절률은 분자 수준에서 물질의 기본적인 배향을 기술한다. 이것은 물질의 분자 구조(결합각, 회전 자유도, 방향족 기의 존재 등)와 직접 관련된다. 고유 복굴절률은 거시적 대상을 제조하는데 사용되는 가공 조건(온도, 응력, 압력)에 영향받지 않는다.
결정질 및 액정질 물질은 이들이 거시적 제품으로 조립될 경우 그 자체의 고유 복굴절률이 거의 완전하게 나타난다는 편리한 특성을 갖는다. 결정질 및 액정질 분자의 층은 종종 제품중의 모든 분자가 서로에게 맞물려(in registry) 그의 기본적 배향을 보존하게끔 제조될 수 있다. 이는 비정질 중합체성 물질의 층을 제조할 경우에는 성립하지 않는다. 그의 고유 복굴절률은 제조 공정에 의해 크게 변경될 수 있다. 따라서, 실제 제품의 실측 복굴절률은 그의 고유 복굴절률 및 제조 공정의 결과이다. 우리가 상기 비정질 중합체성 물질을 다루므로, 하기 정의는 상기 실측 복굴절률에 관한 것이며 고유 복굴절률에 관한 것이 아니다.
면내 복굴절률은 층의 평면에 x 및 y가 놓인다고 할때 nx와 ny간의 차를 의미한다. nx는 중합체의 캐스팅(casting) 방향과 평행한 것으로 정의되고, ny는 중합체 필름의 캐스팅 방향에 수직한 것으로 정의된다. 통상적으로 사용되는 기호는 nx-ny이다.
면외 복굴절률은 x 및 y가 층의 평면에 놓이고 z가 층에 수직한 평면에 놓인다고 할 때 nz와, nx와 ny의 평균간의 차를 의미한다. TAC는 전형적으로 그의 nz가 nx및 ny보다 작기 때문에 면외 복굴절률이 음성(-)이다.
면내 위상차(Re)는 면내 복굴절률과 층 두께(t)의 곱이다. 따라서 Re=t(nx-ny)이다.
면외 위상차(Rth)는 면외 복굴절률과 층 두께(t)의 곱이다. 따라서Rth=t(nz-[(nx+ny)/2])이다.
합성 중합체 필름(예컨대 폴리카보네이트 또는 폴리설폰)은 TAC가 제공하는 최소 광학 보상을 강화하기 위해 종종 사용된다. 상기 합성 중합체 필름은 접착제 적층에 의해 디스플레이의 나머지에 부착된다.
일반적으로 광학 물질의 분야에서, 합성 중합체 필름은 광학 비등방성 필름(높은 위상차값을 가짐)으로서 사용되는 반면, TAC 필름은 광학 등방성 필름(낮은 위상차값을 가짐)으로서 사용된다.
유럽 특허출원 제0911656 A2호 및 일본 특허공개 제2000/275434 A호는 둘 다 높은 위상차를 갖는 TAC 필름을 개시한다. TAC는 TAC 지지체 및 디스코틱(discotic) 액정 분자를 포함하는 광학 비등방성 층을 포함하는 광학 보상 시이트를 위한 지지체로서 사용된다. TAC 필름은 하기 3가지 방법(이 3가지 방법의 조합 포함)에 의해 높은 위상차를 달성한다: 1) 특정 방향족 소분자(즉, 트리페닐렌)를 TAC 필름에 첨가하기, 2) 필름을 캐스팅하기 전에 TAC 용액을 냉각시키기, 및 3) TAC 필름을 신장시키기. 특별한 방향족 분자의 첨가는 상기 분자가 TAC 필름으로부터 "번짐(bleeding)"을 초래할 수 있기 때문에 문제점이 있는 것으로 논의된다. 또한 상기 발명의 실시예에서는 상기 TAC 필름을 건조시키는데 매우 긴 시간(1시간 이상)이 소요된다. 이러한 시간은 롤-대-롤(roll-to-roll) 공정에 적합하지 않다.
TAC 필름 이외에, 매우 비등방성 디스코틱 액정층은 특별한 정렬 기법 및 상기 단량체성 층을 가교결합시키기 위한 자외선 조사를 필요로 한다.
미국 특허출원공개 제2001/0026338 A1호는 매우 비등방성 디스코틱 층 없이도 높은 위상차를 갖는 단일 TAC 필름을 개시한다. 이 TAC 필름은 둘 이상의 방향족 그룹을 갖는 분자를 TAC필름에 혼입시킨 후 TAC 필름을 신장시킴으로써 높은 위상차를 달성한다. 상기 신장 없이는, 상기 TAC필름은 통상의 TAC에 비해 향상된 위상차를 나타내지 않는다. 상기 신장으로, 면내 및 면외 위상차가 증가한다. 상기 직교하는 두 위상차는 상기 방법으로 독립적으로 제어될 수 없다.
일본 특허출원공개 JP1999-95208호는 고 중합체 필름의 일축 신장에 의해 제조된 광학 보상기(높은 위상차를 가짐)를 갖는 액정 디스플레이를 기술한다. 상기 중합체는 폴리에스테르, 폴리카보네이트 또는 폴리설폰을 포함한다. 상기 신장 단계는 목적하는 광학 특성을 수득하는데 필수적이다. 상기 신장은 면내 및 면외 위상차 둘 모두에 동시에 영향을 미친다. 상기 직교하는 두 위상차는 상기 방법으로 독립적으로 제어될 수 없다. 또한, 이 방법에 의해 균일 광학 보상기를 제조하는 것은 곤란한 것으로 기술되어 있다.
상기 출원은 또한 발명자가 TAC 지지체의 정상에 피복된 중합체성 결합제에 박락된 무기 점토 물질을 사용하는 보상기를 기술한다. 상기 층중의 박락된 무기 점토 물질은 광학 활성 물질로, 중합체성 결합제가 아니다.
일본 특허출원공개 JP2001-194668호는 신장된 폴리카보네이트 필름을 적층시켜 제조된 보상기를 기술한다. 이 접근 방법은 적층(그와 관련된 곤란성 가짐)을 필요로 할 뿐만 아니라, 두 상이한 유형의 폴리카보네이트에 대한 두 독립된 신장을 필요로 한다. 적층 단계는 또한 두 필름이 서로 맞물리고 그의 광학축이 서로 직교할 것을 요구한다.
용이하게 제조될 수 있고 목적하는 정도의 면내 및 면외 보상을 제공하는 다층 광학 보상기를 제공하는 것이 본 발명이 해결하고자 하는 과제이다.
본 발명은 -0.005보다 덜 음성인 면외 복굴절률을 갖는 하나 이상의 제 1 층 및 -0.005보다 더 음성인 면외 복굴절률을 갖는 하나 이상의 제 2 층을 포함하고, 상기 층들이 비정질이고 보상기의 전체 면내 위상차(Re)가 +20 내지 -20nm이고 상기 하나 이상의 제 2 층의 면외 위상차(Rth)가 -20nm보다 더 음성이 되기에 충분한 두께를 갖는 선택된 중합체성 물질을 포함하는 LC 셀용 다층 보상기를 제공한다. 본 발명은 또한 액정 디스플레이 및 본 발명의 보상기 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 다층 광학 보상기는 용이하게 제조되며 목적하는 정도의 면내 및 면외 보상을 제공한다.
도 1은 본 발명의 2층 실시양태의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 3층 실시양태의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 3층 실시양태의 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 한 실시양태로서 하나의 보상 필름을 갖는 액정 디스플레이의 분해도이다.
도 4b는 본 발명의 한 실시양태로서 2개의 보상 필름을 갖는 액정 디스플레이의 분해도이다.
도면의 주요부분에 대한 기호의 설명
5, 6, 7 : 본 발명에 따른 보상기
10 : 낮은 복굴절률을 갖는 제 1 중합체 층
20 : 높은 복굴절률을 갖는 제 2 중합체 층
30 : 낮은 복굴절률을 갖는 제 3 중합체 층
40 : 높은 복굴절률을 갖는 제 3 중합체 층
300 : 본 발명에 따른 보상기
500, 550 : 편광기
600 : 액정 셀
700 : 액정 디스플레이
본 발명은 상기에 요약되었다.
본 발명은 면외 복굴절률이 작거나 없는 제 1 복굴절 물질을 함유하는 제 1 층 및 전형적으로 상기 제 1 층에 인접하고 높은 음성 복굴절률을 갖는 제 2 복굴절 물질을 함유하는 제 2 층을 포함하는 액정 디스플레이용 다층 보상기를 제공한다.
제 1 층은 주쇄 내에 발색단 그룹을 함유하고 층 2에 구체화된바와 같이 180℃ 미만의 Tg를 갖는 것 이외의 비정질 중합체를 포함할 수 있다. 발색단은 광 흡착에서 단위로서 작용하는 원자 또는 원자의 그룹으로서 정의된다. (Modern Molecular PhotochemistryNicholas J. Turro Editor, Benjamin/Cummings Publishing Co., Menlo Park, CA (1978) Pg 77). 전형적인 발색단 그룹은 비닐, 카보닐, 아미드, 이미드, 에스테르, 카보네이트, 방향족(즉, 페닐, 나프틸, 비페닐, 티오펜, 비스페놀과 같은 헤테로방향족 또는 카보환식 방향족), 설폰, 및 아조 또는 상기 발색단의 조합물을 포함한다. 비가시성 발색단은 400 내지 700nm의 범위 밖에서 흡수 최대치를 갖는 것이다.
비정질 중합체성 물질은 본 광학 보상기를 위해 사용된다. 이 경우 비정질은 광학 보상기가 X선 회절 분석에 노출될 때 날카로운 회절 피크를 생성하지 않는 것을 의미한다. 결정질 중합체, 액정 분자 및 결정질 무기 물질은 상기 X선 회절 분석시에 날카로운 피크를 생성한다. 상기 비정질 물질은 용매 캐스팅 또는 피복에 바람직하게 적합하며 예컨대 TAC, 폴리카보네이트, 환식 폴리올레핀, 폴리에스테르, 및 폴리이미드이다.
전형적인 적층은 4㎛보다 큰 두께를 갖는 감압성 접착제층을 사용한다. 본원에서, "인접하는"이라는 용어는 임의의 개재하는 적층 접착제층을 사용하지 않는 것을 의미하며 따라서 매우 얇은(0.2㎛ 이하) 접착 촉진층 또는 코로나 방전, 플라즈마 백열 방전, 또는 화염 처리와 같은 접착 촉진 표면 처리의 가능한 사용을 고려한다. 다른 접착 개선 방법은 당업자에게 공지된 바와 같이 사용할 수 있다.
TAC 필름의 제조방법은 공지되어 있고 하기 공정을 포함한다. TAC 용액(도프)은 하기의 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있다. 통상적인 방법에서, 절차는 0℃ 이상의 온도(실온 또는 고온)에서 수행된다. 용액은 공지된 도프 제조 공정에 의해 통상의 용매 캐스팅법에 사용되는 장치를 사용하여 제조될 수 있다. 용매로서는, 할로겐화 탄화수소(특히, 메틸렌 클로라이드)가 본 방법에 전형적으로 사용된다. TAC의 양은 제조된 용액중의 셀룰로스 아세테이트의 함량이 10 내지 40중량%, 전형적으로 10 내지 30중량%가 되도록 조절된다. 첨가제(하기에 기술됨)를 유기(주) 용매에 첨가할 수 있다.
도프를 드럼 또는 밴드에 캐스팅시키고, 용매를 증발시켜 필름을 형성한다. 도프를 캐스팅하기 전에, 도프의 농도는 전형적으로 도프의 고체 함량이 18 내지 35중량%가 되도록 조절된다. 드럼 또는 밴드의 표면을 전형적으로 폴리슁하여 거울면을 수득한다. 용매 캐스트법의 캐스팅 및 건조 단계는 미국 특허 제2,336,310호, 제2,367,603호, 제2,492,078호, 제2,492,977호, 제2,492,978호, 제2,607,704호, 제2,739,069호, 제2,739,070호, 영국 특허 제640,731호, 제736,892호, 일본 특허공개 제45(1970)-4554호, 제49(1974)-5614호, 일본 특허 임시공개 제60(1985)-176834호, 제60(1985)-203430호 및 제62(1987)-115035호에 기술되어 있다.
가소제를 셀룰로스 아세테이트 필름에 첨가하여 필름의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다. 가소제는 건조 공정 시간을 단축시키는 다른 기능을 가진다. 인산 에스테르(예컨대 프탈산 에스테르 및 시트르산 에스테르)를 통상적으로 가소제로서사용한다. 인산 에스테르의 예는 트리페닐 포스페이트(TPP) 및 트리크레실 포스페이트(TCP)를 포함한다. 프탈산 에스테르의 예는 디메틸 프탈레이트(DMP), 디에틸 프탈레이트(DEP), 디부틸 프탈레이트(DBP), 디옥틸 프탈레이트(DOP), 디페닐 프탈레이트(DPP) 및 디에틸헥실 프탈레이트(DEHP)를 포함한다. 시트르산 에스테르의 예는 o-아세틸트리에틸 시트레이트(OACTE) 및 o-아세틸트리부틸 시트레이트(OACTB)를 포함한다.
다른 카복실산 에스테르의 예는 부틸 올레에이트, 메틸아세틸리시놀레에이트, 디부틸 세바케이트 및 다양한 트리멜리트산 에스테르를 포함한다. 프탈산 에스테르(DMP, DEP, DBP, DOP, DPP, DEHP)의 가소제가 바람직하고, DEP 및 DPP가 특히 바람직하다. 가소제의 양은 셀룰로스 아세테이트의 양을 기준으로 전형적으로 0.1 내지 25중량%, 편리하게는 1 내지 20중량%, 바람직하게는 3 내지 15중량%이다.
안정화제(예: 산화 억제제, 퍼옥사이드 분해제, 라디칼 억제제, 금속 불활성화제, 산소 스캐빈저, 아민)가 또한 셀룰로스 아세테이트 필름에 혼입될 수 있다. 안정화제는 일본 특허 임시공개 제3(1991)-199201호, 제5(1993)-1907073호, 제5(1993)-194789호, 제5(1993)-271471호 및 제6(1994)-107854호에 기술되어 있다. 열화 억제제의 양은 용액(도프)의 양을 기준으로 0.01 내지 1중량%, 전형적으로 0.01 내지 0.2중량%이다. 상기 양이 0.01중량% 미만인 경우, 열화 억제제는 효과를 거두기 힘들다. 한편, 상기 양이 1중량%보다 크면, 열화 억제제는 필름 표면상으로 종종 번진다. 특히 바람직한 열화 억제제의 예는 부티르화 하이드록시톨루엔(BHT) 및 트리벤질아민(TBA)을 포함한다.
TAC 필름의 두께는 140㎛ 미만, 전형적으로 70 내지 115㎛이고, 바람직하게는 70 내지 100㎛이다.
셀룰로스 아세테이트 필름을 편광판의 투명 보호 필름으로서 사용할 경우, 전형적으로는 필름 표면을 표면 처리한다. 표면 처리의 예는 코로나 방전 처리, 백열 방전 처리, 화염 처리, 산 처리, 알칼리 처리 및 자외선 조사 처리를 포함한다. 산 처리 또는 알칼리 처리가 바람직하다. 산 처리 또는 알칼리 처리는 셀룰로스 아세테이트 필름에 비누화 처리로서 기능할 수 있다.
알칼리 처리가 특히 바람직하다. 알칼리 처리는 알칼리 수용액을 사용한다. 알칼리는 전형적으로 알칼리 금속의 수산화물, 예컨대 수산화나트륨 또는 수산화칼륨이다. 알칼리 수용액은 전형적으로 10보다 큰 pH값을 갖는다. 셀룰로스 아세테이트 필름의 하나 이상의 표면을 알칼리 수용액에 전형적으로 1 내지 300초, 바람직하게는 5 내지 240초 동안 침지시킨다. 알칼리 처리는 전형적으로 25 내지 70℃, 바람직하게는 35 내지 60℃에서 수행된다. 알칼리 처리 후에, 셀룰로스 아세테이트 필름을 전형적으로 물로 세척한다.
제 2 층은 전형적으로 제 1 층 위에 용매 피복된다. 상기 용매 피복은 스핀 피복, 호퍼(Hopper) 피복, 그라비어(Gravure) 피복, 와이어 바(wire bar) 피복 또는 당업자에게 공지된 다른 피복 방법에 의해 달성될 수 있다.
제 2 층은 용매 피복 후에 높은 음성 복굴절률을 수득하는 중합체를 함유하는 용액으로부터 피복된다. 음성 면외 복굴절률(음성 위상차)을 생성하기 위해, 비닐, 카보닐, 아미드, 이미드, 에스테르, 카보네이트, 설폰, 아조, 및 방향족 헤테로환식 및 카보환식 그룹(예: 페닐, 나프틸, 비페닐, 비스페놀 A, 티오펜)과 같은 비가시성 발색단 그룹을 중합체 주쇄에 함유하는 중합체, 예컨대 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 및 폴리티오펜을 사용한다.
제 2 층에 사용하기 적합한 중합체의 예는 1) 폴리(4,4'-헥사플루오로이소프로필리덴-비스페놀) 테레프탈레이트-코-이소프탈레이트, 2) 폴리(4,4'-헥사하이드로-4,7-메타노인단-5-일리덴 비스페놀) 테레프탈레이트, 3) 폴리(4,4'-이소프로필리덴-2,2',6,6'-테트라클로로비스페놀) 테레프탈레이트-코-이소프탈레이트, 4) 폴리(4,4'-헥사플루오로이소프로필리덴)-비스페놀-코-(2-노르보르닐리덴)-비스페놀 테레프탈레이트, 5) 폴리(4,4'-헥사하이드로-4,7-메타노인단-5-일리덴)-비스페놀-코-(4,4'-이소프로필리덴-2,2',6,6'-테트라브로모)-비스페놀 테레프탈레이트, 및 6) 폴리(4,4'-이소프로필리덴-비스페놀-코-4,4'-(2-노르보르닐리덴)비스페놀) 테레프탈레이트-코-이소프탈레이트 또는 이들중 임의의 것의 공중합체이다.
바람직하게는, 제 2 층에 사용될 중합체는 주쇄에서 이탈한 발색단을 갖지 않는다. 주쇄 내 및 외에(in and off) 발색단을 갖는 바람직하지 않은 중합체의 예는 상당한 비율의 플루오렌 그룹을 갖는 폴리아릴레이트이다.
제 2 층에 사용되는 중합체의 유리 전이 온도(Tg)는 중요하다. 180℃ 이상의 Tg값이 바람직한 결과를 달성하기 위해 바람직하다.
제 2 층에 사용되는 중합체는 다양한 기법에 의해 합성될 수 있으며, 축합, 부가, 음이온성, 양이온성 또는 다른 통상적인 합성 방법이 사용될 수 있다.
바람직하게 인접하는 상기 제 2 층의 두께는 전형적으로 30㎛ 미만이다. 전형적으로는 0.1㎛ 내지 20㎛이다. 편리하게는 1.0㎛ 내지 10㎛이고 더욱 바람직하게는 2㎛ 내지 8㎛이다.
보상기의 조합된 두께는 전형적으로 115㎛ 미만이다. 전형적으로는 40㎛ 내지 105㎛이다. 바람직하게는 80㎛ 내지 100㎛이다.
제 2 층은 제 2 층의 면외 위상차가 -20nm보다 음성이 되기에 충분한 두께를 갖는 것이 적합하다. 전형적으로는 -600 내지 -60nm이다. 편리하게는 -500 내지 -100nm이고 바람직하게는 -400 내지 -150nm이다.
본 발명은 하기와 같이 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 다층 보상기(5)의 단면을 개략적으로 나타낸 것이다. 보상기는 낮은 복굴절률을 갖는 제 1 중합체 층(10) 및 높은 복굴절률을 갖는 제 2 인접 중합체 층(20)을 포함하며 층들(10,20)의 조합된 면내 위상차(Re)는 +20 내지 -20nm이고 층(20)의 면외 위상차(Rth)는 -20nm보다 더 음성이다.
도 2는 본 발명에 따른 다른 다층 보상기(6)의 단면을 개략적으로 나타낸 것이다. 보상기는 낮은 복굴절률을 갖는 제 1 중합체 층(10), 높은 복굴절률을 갖는 제 2 중합체 층(20), 및 낮은 복굴절률을 갖는 제 3 중합체 층(30)을 포함하고, 여기서 층(20)은 층(10,30)에 인접하고, 층들(10,20,30)의 조합된 면내 위상차(Re)는 +20 내지 -20nm이고 층(20)의 면외 위상차(Rth)는 -20nm보다 더 음성이다. 층(10,30)의 조성은 동일하거나 동일하지 않을 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 다른 다층 보상기(7)의 단면을 개략적으로 나타낸 것이다. 보상기는 낮은 복굴절률을 갖는 제 1 중합체 층(10), 높은 복굴절률을 갖는제 2 중합체 층(20), 및 높은 복굴절률을 갖는 제 3 중합체 층(40)을 포함하고, 여기서 층(10)은 층(20,40)에 인접하고, 층들(10,20,40)의 조합된 면내 위상차(Re)는 +20 내지 -20nm이고 층들(20,40)의 조합된 면외 위상차(Rth)는 -20nm보다 더 음성이다. 층(20,40)의 조성은 동일하거나 동일하지 않을 수 있다. 편리하게는, 층(20,40)은 컬(curl)을 제어할 수 있는 대칭 다층 보상기를 제공하기 위해 동일한 조성 및 두께를 가진다. 당업자는 더욱 복잡한 구조를 도출할 수 있다.
도 4a는 개략적인 액정 디스플레이(700)를 나타낸 것으로, 여기서 (300)은 액정 셀(600)의 한쪽 면에 배치된 단일 보상 필름이다. (500)은 편광기이고, (550)은 제 2 편광기이다. 편광기(500) 및 (550)의 전달 축은 서로에 대해 90°±10° 각을 형성한다. 상기 전달 축의 각도는 액정 셀(600)에 대해 45° 및 135°로 표시된다. 그러나, 액정 디스플레이(700)의 종류에 따라 다른 각도도 가능하며 이는 당업자에게 명백하다. (600)은 액정이 두 유리 플레이트 사이에 봉입된 전기 개폐가능 액정 셀이라는 것을 주목한다.
도 4b는 다른 개략적인 액정 디스플레이(700)를 나타내며, 여기서는 액정 셀(600)의 양쪽 면에 배치된 2개의 보상 필름(300)이 있다. (500)은 편광기이고 (550)은 제 2 편광기이다. 편광기(500) 및 (550)에 대한 전달 축은 서로에 대해 90°±10° 각을 형성한다. 상기 전달 축의 각도는 액정 셀(600)에 대해 45° 및 135°로 표시된다. 그러나, 액정 디스플레이(700)의 종류에 따라 다른 각도도 가능하며 이는 당업자에게 명백하다. (600)은 액정이 두 유리 플레이트 사이에 봉입된 전기 개폐가능 액정 셀이라는 것을 명심한다.
본 발명에 유용한 액정 셀 배열중에는 수직 정렬(Vertically Aligned; VA) 및 면내 개폐(In-Plane Switching; IPS) 셀이 있다. 수직 정렬 배열에서, 액정 디스플레이는 전기장이 셀 평면에 대해 수직 또는 연직 방향으로 인가되고 액정 시축(optic axis)이 장이 인가되지 않을 경우 액정 셀 평면에 대해 실질적으로 수직 또는 연직인 것이다. 따라서, 유입된 광은 본질적으로 액정 셀을 통해 복굴절을 보지 않는다. 이 상태를 "암 상태(dark state)"라 칭한다. 면내 개폐 배열에서, 전기장은 액정 평면의 방향으로 인가되고 액정 시축의 방향은 실질적으로 셀의 평면 내를 유지하면서 전기장의 인가에 따라 변화한다.
종래 기술에 비하여, 본 발명의 실시양태는 필름을 신장시킬 필요성이 없고, 비싼 액정 분자를 사용할 필요가 없으며, 필름 적층을 요하지 않고(따라서 적층 접착제로부터 먼지 또는 원하지 않는 광학 위상차가 도입될 가능성을 감소시킴), 비교적 얇은(140㎛ 미만) 구조에서 향상된 광학 보상을 제공하고, 용이하게 제조된다. 추가의 속성으로서, 상기 실시양태는 1차적으로 제 1 층의 책임인 Re의 제어 및 1차적으로 제 2 층의 책임인 Rth의 제어를 가능하게 한다. 종래 기술에서, Re 및 Rth는 종종 결부되었으며 독립적으로 제어되지 않았다.
본 발명은 또한 하기의 비제한적인 실시예에 의해 설명된다.
실시예:
본원에 사용된 방향족 폴리에스테르는 임의의 적당한 또는 통상적인 절차를 이용하여 제조될 수 있다. 본원에 이용된 절차는 문헌[P.W. Morgan in Condensation Polymers: By Interfacial and Solution Methods, Interscience, NewYork City, N.Y. (1965)]에 개괄된 것을 따른다.
실시예 1:
중합체 I(합성):
메틸렌 클로라이드(200mL)중의 4,4'-헥사플루오로이소프로필리덴디페놀(33.62g, 0.1몰) 및 트리에틸아민(22.3g, 0.22몰)의 교반된 혼합물에 10℃에서 메틸렌 클로라이드(100mL)중의 테레프탈로일 클로라이드(10.15g, 0.05몰) 및 이소프탈로일 클로라이드(10.15g, 0.05몰)를 첨가하였다. 첨가 후에, 온도를 실온으로 상승시키고 용액을 질소하에서 4시간 동안 교반하며, 이 동안 트리에틸아민 하이드로클로라이드가 교질 형태로 침전되고 용액이 점성화되었다. 이후 용액을 여과하고 묽은 염산(2% 산 100mL)으로 세척한 후 물(200mL)로 3회 세척하였다. 이후 용액을 메탄올에 부으면서 격렬하게 교반하고, 백색 섬유질 중합체가 침전된다. 이 중합체의 유리 전이 온도를 시차 주사 열량계로 측정한 결과 199℃였다.
중합체 I
폴리(4,4'-헥사플루오로이소프로필리덴-비스페놀)테레프탈레이트-코-이소프탈레이트
폴리에스테르의 용액(중합체 I, 10% 고체, 45% 메틸에틸케톤, 45% 톨루엔)을 TAC 웹상에 피복하였다. 이는 TAC 웹을 펼치는 단계, 중합체 용액을 피복하는 단계(슬롯 호퍼 사용), 및 충분히 건조시켜(85℃) 대부분의 용매를 제거하는 단계를 포함한다. 상기 단계들은 롤-대-롤, 연속 공정으로 일어난다. 스핀 피복 및 다른 피복 방법이 또한 사용될 수 있다. TAC/폴리에스테르 구조의 광학적으로 맑은 필름은 하기 광학 특성을 갖도록 제조되었다. Re, Rth 및 제 2 층 두께를 타원계(모델 M2000V, J.A. Woollam Co.)로 550nm 파장에서 측정하였다.
제 1 층 제 2 층:중합체 I 층 두께(㎛) 조합된 Re, 면내 위상차(nm) 조합된 Rth, 면외 위상차(nm)
80㎛ TAC 0 3 -58
80㎛ TAC 2.8 3 -84
80㎛ TAC 5.6 3 -104
실시예 2:
테레프탈로일 클로라이드 및 4,4'-(헥사하이드로-4,7-메타노인단-5-일리덴)비스페놀을 사용하여 유사하게 중합체 II를 제조하였다. 이 중합체의 유리 전이 온도를 시차 주사 열량계로 측정한 결과 289℃였다.
중합체 II
폴리(4,4'-헥사하이드로-4,7-메타노인단-5-일리덴 비스페놀)테레프탈레이트
중합체 II가 투명 기판상에 스핀 캐스팅된 후(디클로로에탄중의 10% 고체) 이 기판으로부터 제거되는 경우, 하기 광학 위상차를 나타낸다. Re, Rth 및 중합체 II 층 두께는 타원계(모델 M2000V, J.A. Woollam Co.)를 사용하여 550nm 파장에서 측정한다.
중합체 II 층 두께(㎛) Re, 면내 위상차(nm) Rth, 면외 위상차(nm)
3.4 0.2 -74
실시예 3:
테레프탈로일 클로라이드, 이소프탈로일 클로라이드 및 4,4'-이소프로필리덴-2,2',6,6'-테트라클로로비스페놀을 사용하여 유사하게 중합체 III을 제조하였다. 이 중합체의 유리 전이 온도는 시차 주사 열량계로 측정한 결과 250℃였다.
중합체 III
폴리(4,4'-이소프로필리덴-2,2',6,6'-테트라클로로비스페놀)테레프탈레이트-코-이소프탈레이트
중합체 III이 유리상에 스핀 캐스팅된 후(디클로로에탄중의 10% 고체) 이 기판으로부터 제거되는 경우, 하기 광학 위상차를 나타낸다. Re, Rth 및 중합체 III 층 두께는 타원계(모델 M2000V, J.A. Woollam Co.)를 사용하여 550nm 파장에서 측정한다.
중합체 III 층 두께(㎛) Re, 면내 위상차(nm) Rth, 면외 위상차(nm)
2.8 0.8 -66
실시예 4:
중합체 IV(합성):
메틸 에틸 케톤(100mL)중의 4,4'-헥사플루오로이소프로필리덴디페놀(23.53g, 0.07몰), 4,4'-(2-노르보르닐리덴)비스페놀(8.4g, 0.03몰) 및 트리에틸아민(22.3g, 0.22몰)의 교반된 혼합물에 10℃에서 메틸 에틸 케톤(60mL)중의 테레프탈로일 클로라이드(19.29g, 0.095몰) 및 이소프탈로일 클로라이드(1.02g, 0.005몰)의 용액을 첨가하였다. 첨가 후에, 온도를 실온으로 상승시키고 용액을 질소하에서 4시간 동안 교반하였으며, 이 동안 트리에틸아민 하이드로클로라이드가 교질 형태로 침전되고 용액이 점성화되었다. 이후 용액을 톨루엔(160mL)으로 희석하고 묽은 염산(2% 산 200mL)으로 세척한 후 물(200mL)로 3회 세척하였다. 이후 용액을 에탄올에 부으면서 격렬히 교반하고, 백색 비드와 유사한 중합체를 침전시키고, 수거하고 50℃에서 진공하에 24시간 동안 건조시켰다. 이 중합체의 유리 전이 온도를 시차 주사 열량계로 측정한 결과 270℃였다.
중합체 IV
폴리(4,4'-헥사플루오로이소프로필리덴-비스페놀-코-4,4'-(2-노르보르닐리덴)비스페놀) 테레프탈레이트-코-이소프탈레이트
중합체 IV는 유리 상에 스핀 캐스팅한 후(50% 프로필아세테이트 50% 톨루엔중의 10% 고체), 이 기판으로부터 제거한 경우, 하기 광학 위상차를 나타낸다. Re, Rth 및 중합체 III 층 두께는 타원계(모델 M2000V, J.A. Woollam Co.)를 사용하여 550nm 파장에서 측정한다.
중합체 IV 층 두께(㎛) Re, 면내 위상차(nm) Rth, 면외 위상차(nm)
5.9 0.2 -221
사용될 수 있는 다른 특정 중합체는 다음을 포함한다.
중합체 V
폴리(4,4'-헥사플루오로이소프로필리덴)-비스페놀-코-(2-노르보르닐리덴)-비스페놀 테레프탈레이트. (60/40)
중합체 VI
폴리(4,4'-헥사하이드로-4,7-메타노인단-5-일리덴)-비스페놀-코-(4,4'-이소프로필리덴-2,2',6,6'-테트라브로모)-비스페놀 테레프탈레이트. (50/50)
중합체 VII
폴리(4,4'-이소프로필리덴-비스페놀-코-4,4'-(2-노르보르닐리덴)비스페놀)테레프탈레이트-코-이소프탈레이트
일련의 중합체를 그의 유리 전이 온도 및 면외 복굴절률값에 대해 분석하였다. 본 발명을 위해 바람직한 중합체는 180℃ 이상의 유리 전이 온도를 갖는다는 것이 밝혀졌다. 더 낮은 유리 전이 온도를 갖는 것은 일반적으로 -0.005보다 더 음성의 복굴절률값을 갖는 것으로 밝혀졌다.
본 발명이 그의 특정한 바람직한 실시양태를 특별히 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명의 범주 내에서 변형 및 변경이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에 인용된 특허 및 다른 출판물의 모든 내용은 본원에 참고로 인용된다.
본 발명에 따른 다층 광학 보상기는 용이하게 제조되며 목적하는 정도의 면내 및 면외 보상을 제공할 수 있어 액정 디스플레이에 사용하기 적합하다.

Claims (9)

  1. -0.005보다 덜 음성(-)의 면외 복굴절률을 갖는 하나 이상의 제 1 층 및 -0.005보다 더 음성의 면외 복굴절률을 갖는 하나 이상의 제 2 층을 포함하고, 상기 층들이 비정질이고 보상기의 전체 면내 위상차(Re)가 +20 내지 -20nm이고 상기 하나 이상의 제 2 층의 하나 이상의 면외 위상차(Rth)가 -20nm보다 더 음성이 되기에 충분한 두께를 갖는 선택된 중합체성 물질을 포함하는, LC 셀용 다층 보상기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 제 1 층 각각이 0 내지 -0.005의 면외 복굴절률을 갖는 보상기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 제 2 층 각각이 -0.005보다 더 음성의 면외 복굴절률을 갖는 보상기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    조합된 제 2 층이 30㎛ 미만의 두께를 갖는 보상기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    보상기의 조합된 제 1 및 제 2 층의 두께가 140㎛ 미만인 보상기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    하나 이상의 제 2 층의 Rth가 -60nm 또는 그보다 음성인 보상기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    제 2 층이 주쇄 내에 비가시성 발색단 그룹을 함유하는 중합체를 포함하고 180℃ 이상의 Tg를 갖는 보상기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    비가시성 발색단 그룹이 헤테로환식 또는 카보환식 방향족 기를 포함하는 보상기.
  9. 하나 이상의 제 1 층 및 하나 이상의 제 2 층을 포함하고, 상기 층들이 비정질이고 선택된 중합체성 물질을 포함하고, 여기서 제 2 층 각각이 주쇄 내에 비가시성 발색단 그룹을 함유하는 중합체를 포함하고 180℃ 이상의 Tg를 갖고, 제 1 층 각각이 상기 중합체를 포함하지 않고, 상기 층들은 보상기의 전체 면내 위상차(Re)가 +20 내지 -20nm이고 상기 하나 이상의 제 2 층중 하나 이상의 면외 위상차(Rth)가 -20nm보다 음성이 되기에 충분한 두께를 갖는, LC 셀용 다층 보상기.
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