KR20150095844A - 복굴절 rm 렌즈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은,
- 하나 이상의 중합가능한 메소제닉 화합물을 포함하는 중합가능한 액정 성분 (A); 및
- 총 매질의 12 중량% 이하의 비메소제닉 성분 (B)
를 포함하는 중합가능한 액정 매질로부터 수득가능한 RM 렌즈에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 전기 광학 장치, 예컨대 액정 디스플레이(LCD) 또는 다른 광학 또는 전기광학 장치에서, 장식용 또는 보안용 제품으로서 상기 복굴절 RM 렌즈의 용도에 관한 것이다.

Description

복굴절 RM 렌즈{BIREFRINGENT RM LENS}
본 발명은,
- 하나 이상의 중합가능한 메소제닉 화합물을 포함하는 중합가능한 액정 성분 (A); 및
- 총 매질의 12 중량% 이하의 비메소제닉 성분 (B)
를 포함하는 중합가능한 액정 매질로부터 수득가능한 RM 렌즈에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 전기 광학 장치, 예컨대 액정 디스플레이(LCD) 또는 다른 광학 또는 전기광학 장치에서, 장식용 또는 보안용 제품으로서 상기 복굴절 RM 렌즈의 용도에 관한 것이다.
반응성 메소젠(RM)으로서 공지된 중합가능한 액정은 액정 디스플레이(LCD) 제품의 시야각 보상 필름 및 박막 지연제에서 이들의 적용에 대하여 광범위하게 공지되어 있다.
최근에 이러한 RM은 시판되는 3D LCD 디스플레이의 패턴화된 지연제에 사용하기 위해 제안되었다. 이러한 적용시, RM의 복굴절 특성은 LCD의 정면으로부터 방출된 편광을 대체하기 위해 사용된다.
또한, 예를 들면, US 2009/073559(A1) 또는 WO 2011/078989 A1에서, 무유리 자동입체 디스플레이는 편광 스위치로서 활성 LC 패널 및 LCD의 정면에서 제조된 편광 감응 렌즈와 조합하여 인식될 수 있는 것으로 보고되고 있다.
상기 장치는 예를 들면, 디스플레이 이미지를 생성하기 위해 공간 광 변조기로서 작용하는 활성 매트릭스 유형의 LCD 패널이다. 디스플레이 패널은 열 및 행으로 배열된 디스플레이 화소의 직교 배열을 갖는다. 실제로, 디스플레이 패널은 디스플레이 화소의 약 1000개의 열 및 수천 개의 행을 포함한다.
액정 디스플레이 패널의 구조는 전적으로 통상적이다. 특히 패널은 예를 들면, 정렬된 비틀린 네마틱 또는 또 다른 액정 매질 사이에 제공된, 한 쌍의 이격된 투명한 유리 기판을 포함한다. 기판은 이의 접합 면에 투명한 인듐 주석 옥사이드(ITO) 전극의 패턴을 전달한다. 또한, 기판의 외부 표면에 편광층이 제공된다.
각각의 디스플레이 화소는 기판에서 반대 전극과 중간 액정 매질 사이에 포함된다. 디스플레이 화소의 형태 및 레이아웃은 전극의 형태 및 레이아웃에 의해 결정된다. 디스플레이 화소는 간격에 의해 규칙적으로 서로 이격된다. 각각의 디스플레이 화소는 스위칭 소자, 예컨대 박막 트랜지스터(TFT) 또는 박막 다이오드(TFD)와 관련된다. 디스플레이 화소는 스위칭 소자에 어드레싱 신호를 제공하여 디스플레이 이미지를 생성하기 위해 작동되고, 당업자는 적합한 어드레싱 계획을 알 것이다.
디스플레이 패널은 이 경우에, 디스플레이 화소 배열의 영역에 걸쳐서 확장하는 평면 역광을 포함하는 광원에 의해 밝게 된다. 광원으로부터의 광은 광을 변조하고 디스플레이 이미지를 생성하기 위해 구동되는 개별적인 디스플레이 화소와 함께 디스플레이 패널을 통해 보내진다.
종래의 디스플레이 장치는 보기 형성 기능을 수행하는 디스플레이 패널의 정면에 걸쳐서 배열된 렌즈상(lenticular) 시트를 포함한다. 렌즈상 시트는 서로에 평행하게 확장하는 일직선의 렌즈 소자를 포함한다. 렌즈 소자는 평면-볼록 렌즈의 형태이고, 이들은 디스플레이 패널로부터 디스플레이 장치의 정면에 위치된 사용자의 눈에 상이한 이미지 또는 시점을 제공하기 위한 수단을 유도하는 광 방출로서 작용한다.
이와 관련하여, US 2007/109400 A1은 주어진 편광의 광을 방향 분포로 유도할 수 있는 복굴절 렌즈 배열을 포함하는 복굴절 렌즈 구조를 개시하고, 상기 복굴절 렌즈는 고체 복굴절 물질 및 반사성 구조를 갖는 계면을 갖는 등방성 물질을 포함한다. 이를 통해 통과하는 광의 편광을 회전시킬 수 있는 스위칭 가능한 액정 층은 제 1 복굴절 물질에 인접하게 배열된다. 복굴절 물질과 액정 층 사이의 계면은 복굴절 물질 및 액정 층의 정렬을 제공하는 정렬 미세구조를 갖는다. 전계를 액정으로 스위칭 적용하기 위한 한 쌍의 전극은 렌즈 배열 및 스위칭 가능한 액정 층 둘다의 사이에 배열되고, 전도성 물질은 렌즈 배열에 혼입되어 렌즈 배열을 가로지르는 전압 강하를 감소시킨다. 반사를 감소시키기 위해, 복굴절 물질과 등방성 물질 사이의 계면은 복물절 물질의 정렬을 제공하는 정렬 미세구조를 갖는 계면이고 등방성 물질의 반사 지수는 복굴절 물질의 이상 반사 지수와 실질적으로 동일하다.
JP 2012-137616 A1은 하나 이상의 중합가능한 작용기를 갖는 반응성 메소제닉 화합물 및 하나 이상의 중합가능한 작용기를 갖는 비액정 화합물을 함유하는 입체 이미지 디스플레이용 복굴절 렌즈 물질, 및 입체 이미지 디스플레이용 복굴절 렌즈 물질을 사용하여 입체 이미지 디스플레이를 위한 복굴절 렌즈의 제조 방법을 개시한다.
그러나, 렌즈 물질 중 비메소제닉 화합물 또는 비액정 물질의 사용은 복굴절을 강하하기 위해 광학 특징 사이에 다른 불리한 변화를 초래한다.
적합한 RM 혼합물의 복굴절이 증가되는 경우, 높은 복굴절은 주어진 초점 거리에 대하여 곡률의 높은 반경(더 얇은 렌즈)이 사용되도록 한다. 이 현상은 당업자에게 널리 공지되어 있고, 예를 들면, 문헌[Hecht, E.(2002) Optics, 4th edn., "Geometrical optics" Chapter 5, page 158 et seqq]에 기재되어 있다.
사실상, 현대의 제품은 렌즈 두께를 감소시키기 위해 복굴절에 대하여 적합한 높은 값을 요구하고, 따라서 상기 렌즈를 제조하기 위해 물질의 양 및 관계된 비용이 요구된다. 또한, 혼합물 및/또는 생성된 렌즈는 복굴절에 대하여 적합한 값에 견주어 하기의 다수의 다른 요건을 이행하여야 한다:
- 중합 전 결정화에 대하여 우수한 실온 안정성;
- 전체 렌즈를 통틀어 균질한 평면 정렬;
- 높은 등명점;
- 적합한 낮은 황색도 지수;
- 열 스트레스, 예를 들면, 가열 또는 냉각에 대한 우수한 안정성;
- 자외선 광에 대한 우수한 안정성;
- 외부로 노출된 환경에서의 우수한 지속성;
- VIS 광에 대한 우수한 전송; 및
- 비용 효율적이고 질량 생산 과정에 적합한 이의 생산 방법.
상기 물질에 대한 선행 기술 및 상기 언급된 요건의 관점에서, 바람직하게는 종래 기술의 RM 물질 또는 혼합물의 결점을 보이지 않거나 심지어 보일지라도, 적은 정도까지 신규 또는 대체 물질에 대한 상당한 요구가 있다.
놀랄게도, 본 발명자들은 이하에 기재되고 청구된 바와 같은 복굴절 RM 렌즈가 공지된 복굴절 RM 렌즈에 대하여 뛰어난 대체제를 나타내고, 바람직하게는 상기 언급한 요건의 하나 이상을 개선하거나, 더욱더 바람직하게는 모든 상기 언급된 요건을 동시에 이행하는 것을 발견하였다.
본 발명은,
- 하나 이상의 중합가능한 메소제닉 화합물을 포함하는 중합가능한 액정 성분 (A); 및
- 총 매질의 12 중량% 이하의 비메소제닉 성분 (B)
를 포함하고, 바람직하게는 이로 이루어진 중합가능한 액정 매질로부터 수득가능한 RM 렌즈에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 및 하기 기재된 바와 같은 복굴절 RM 렌즈의 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 액정 디스플레이(LCD), 또는 다른 광학 또는 전기광학 장치에서 상기 및 하기 기재된 바와 같은 복굴절 RM 렌즈의 용도에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 및 하기 기재된 바와 같은 복굴절 RM 렌즈를 하나 이상 포함하는 전기광학 장치, 예컨대 LCD에 관한 것이다.
용어 및 정의
본원에 사용된 용어 "중합체"는 반복 단위(분자의 가장 작은 구조적 단위)의 하나 이상의 별개 유형의 백본을 포괄하는 분자를 의미하는 것으로 이해될 것이고, 통상의 공지된 용어 "올리고머", "공중합체" 및 "호모중합체" 등을 포함한다. 또한, 용어 중합체는 중합체 그 자체 이외에, 상기 중합체의 합성에 수반되는 개시제, 결정 및 다른 소자로부터의 잔여물을 포함하고, 이때 상기 잔여물은 이에 공유적으로 혼합되지 않는 것으로서 이해된다. 또한, 상기 잔여물이 용기 사이에 또는 용매 또는 분산 매질 사이로 옮겨 지는 경우, 이들이 일반적으로 중합체를 보유하도록 중합 후 정제 과정 동안 정상적으로 제거된 상기 잔여물 및 다른 요소는 전형적으로 중합체와 혼합되거나 공배합된다.
용어 "중합"은 다중 중합가능한 기 또는 상기 중합가능한 기를 함유하는 중합체 전구체(중합가능한 화합물)와 함께 결합하여 중합체를 형성하기 위한 화학 과정을 의미한다.
용어 "필름" 및 "층"은 기계적 안정성, 및 지지 기판 위에 또는 2개의 기판 사이에 코팅물 또는 층을 갖는 강성 또는 연성, 자기 지지 또는 자유 지지 필름을 포함한다.
용어 "액정(LC)"은 일부 온도 범위에서(열방성 LC) 또는 용액의 일부 농도 범위에서(이액성 LC) 액정 메소상을 갖는 물질을 지칭한다. 이들은 필수적으로 메소제닉 화합물을 함유한다.
용어 "메소제닉 화합물" 및 "액정 화합물"은 하나 이상의 칼라미틱(막대형 또는 보드형/박자목형) 또는 디스코틱(디스크형) 메소제닉 기를 포함하는 화합물을 의미한다. 용어 "메소제닉 기"는 액정상(또는 메소상) 거동을 유도하는 능력을 갖는 기를 의미한다.
메소제닉 기를 포함하는 화합물은 필연적으로 액정 메소상 자체를 나타내지 않아야 한다. 또한, 상기 화합물은 다른 화합물과의 혼합물에서, 또는 메소제닉 화합물 또는 물질, 또는 이들의 혼합물이 중합되는 경우 오직 액정 메소상을 나타낼 가능성이 있다. 이는 저분자량 비반응성 액정 화합물, 반응성 또는 중합가능한 액정 화합물, 및 액정 중합체를 포함한다.
칼라미틱 메소제닉 기는 일반적으로 서로 직접적으로 또는 연결기를 통해 접속된 하나 이상의 방향족 또는 비방향족 환형 기로 이루어진 메소제닉 코어를 포함하고, 임의적으로 메소제닉 코어의 말단에 부착된 말단기를 포함하고, 임의적으로 메소제닉 코어의 장측면에 부착된 하나 이상의 측기를 포함하고, 이때 이러한 말단기 및 측기는 일반적으로 카빌 또는 하이드로카빌 기, 극성기, 예컨대 할로겐, 니트로, 하이드록시 등, 및 중합가능한 기로부터 선택된다.
용어 "반응성 메소젠"은 중합가능한 메소제닉 또는 액정 화합물, 바람직하게는 단량체성 화합물을 의미한다. 이러한 화합물은 순수 화합물로서, 또는 광개시제, 억제제, 계면활성제, 안정화제, 쇄 전달제, 비중합가증한 화합물 등으로서 작용하는 다른 화합물과 반응성 메소젠의 혼합물로서 사용될 수 있다.
하나의 중합가능한 기를 갖는 중합가능한 화합물은 또한 "일반응성" 화합물로서 지칭되고, 2개의 중합가능한 기를 갖는 화합물은 "이반응성 화합물"로서 지칭되고, 2개 이상의 중합가능한 기를 갖는 화합물은 "다반응성" 화합물로서 지칭된다. 중합가능한 기를 갖지 않는 화합물은 또한 "비반응성 또는 비중합가능한" 화합물로서 지칭된다.
"광 개시제"는 정확한 파장 및 형성된 라디칼에 노출되는 경우 단량체의 중합이 시작하는 것과는 관련이 없다.
가시광선은 약 400 nm 내지 약 800 nm 범위에서 파장을 갖는 전자기 방사선이다. 자외선(UV)은 약 200 nm 내지 약 400 nm 범위에서 파장을 갖는 전자기 방사선이다.
방사 조도(Ee) 또는 방사 전력은 표면에서 발생하는 단위 영역(dA)당 전자기 방사선(dθ)의 전력으로서 정의된다:
Ee = dθ/dA.
방사 조사량 또는 방사선량(He)은 시간(t)당 방사 조도 또는 방사 전력(Ee)이다:
He = Ee - t.
모든 온도, 예를 들면, 액정의 용융점 T(C,N) 또는 T(C,S), 스메틱상(S)로부터 네마틱상(N)으로의 전이 T(S,N) 및 등명점 T(N,I)은 ℃로 인용된다. 모든 온도 차이는 차동도로 인용된다.
용어 "등명점"은 가장 높은 온도 범위를 갖는 메소상과 등방성 상 사이에 전이가 발생하는 온도를 의미한다.
용어 "정렬" 또는 "배향"은 "정렬 방향"으로 명명된 통상의 방향에서 물질, 예컨대 소분자 또는 대분자의 단편의 비등방성 단위의 정렬(배향적 순서)에 관한 것이다. 액정 또는 RM 물질의 정렬된 층에서, 정렬 방향이 물질의 이방성 축의 방향에 상응하도록 액정 방향기는 정렬 방향과 일치한다.
용어 "획일적 배향" 또는 "획일적 정렬"의 액정 또는 RM 물질은 예를 들면, 물질의 층에서 액정 또는 RM 분자의 분자 장축(칼라미틱 화합물의 경우) 또는 분자 단축(디스코틱 화합물의 경우)이 실질적으로 동일한 방향으로 배향되는 것을 의미한다. 다시 말해, 액정 방향기의 라인은 평행하다.
본원을 통틀어, 액정 또는 RM 층의 정렬은 달리 나타내지 않는 한, 획일적 정렬이다.
용어 "평면 배향/정렬"은 예를 들면, 액정 또는 RM 물질의 층에서 액정 또는 RM 분자의 분자 장축(칼라미틱 화합물의 경우) 또는 분자 단축(디스코틱 화합물의 경우)이 실질적으로 평행하게 층의 평면에 배향되는 것을 의미한다.
용어 "경사진 배향/정렬"은 예를 들면, 액정 또는 RM 물질의 층에서 액정 또는 RM 분자의 분자 장축(칼라미틱 화합물의 경우) 또는 분자 단축(디스코틱 화합물의 경우)이 층의 평면에 비해 0 내지 90°각 θ(경사각)에서 배향되는 것을 의미한다.
의심스러운 경우, 문헌[C. Tschierske, G. Pelzl and S. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368]에 주어진 정의가 적용될 것이다.
발명의 상세한 설명
중합가능한 액정 성분 (A)는 하나 이상의 중합가능한 메소제닉 화합물, 바람직하게는 2개 이상, 예를 들면, 2 내지 30개의 중합가능한 메소제닉 화합물의 혼합물을 포함한다.
중합가능한 메소제닉 화합물은 바람직하게는 열방성 또는 이액성 액정도를 설명하는 칼라미틱 또는 디스코틱 화합물, 매우 바람직하게는 칼라미틱 화합물, 및 특정 온도 범위에서 액정 메소상을 갖는 이러한 화합물의 하나 이상의 유형의 혼합물로부터 선택된다. 이러한 물질은 전형적으로 우수한 광학 특성, 예컨대 감소된 색도를 갖고, 목적 배향으로 쉽고 빠르게 정렬될 수 있다. 액정은 소분자(즉, 단량체성 화합물) 또는 액정 올리고머일 수 있다.
바람직한 실시양태에서, 중합가능한 액정 성분 (A)는 하나 이상의 중합가능한 일반응성, 이반응성 또는 다반응성 메소제닉 화합물을 포함한다.
바람직하게는, 성분 (A)의 하나 이상의 중합가능한 일반응성, 이반응성 또는 다반응성 메소제닉 화합물은 하기 화학식 I의 화합물로부터 선택된다:
[화학식 I]
P-Sp-(A1-Z1)m1-A2-C≡C-A3-(Z1-A1)m2-R
상기 식에서,
P는 중합가능한 기, 바람직하게는 아크릴, 메타크릴, 비닐, 비닐옥시, 프로페닐 에터, 에폭시, 옥세탄 또는 스티렌 기이고;
SP는 이격기 또는 단일 결합이고;
A1은 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, 탄소환형, 헤테로환형, 방향족 및 헤테로방향족 기로부터 선택되되, 하나 이상의 기 L로 임의적으로 치환되고;
A2 및 A3은 서로 독립적으로 1,4-페닐렌 또는 나프탈렌-2,6-다이일로부터 선택되되, 하나 이상의 CH 기는 N으로 대체될 수 있고, 하나 이상의 기 L로 임의적으로 치환되고;
Z1은 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NR0-, -NR0-CO-, -NR0-CO-NR0-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -CH2CH2-, -(CH2)3-, -(CH2)4-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -CF2CF2-, -CH=CH-, -CY1=CY2-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CR0-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, CR0R00 및 단일 결합으로부터 선택되고;
L은 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, P-Sp-, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)NR0R00, -C(=O)X, -C(=O)OR0, -C(=O)R0, -NR0R00, -OH, -SF5, 임의적으로 치환된 실릴, 1 내지 12개, 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 아릴 또는 헤테로아릴, 및 1 내지 12개, 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시로부터 선택되되, 하나 이상의 H 원자는 F 또는 Cl로 임의적으로 대체되고, X는 할로겐이고;
R은 H, 임의적으로 불소화된 1 내지 20개의 C 원자, 더욱 바람직하게는 1 내지 15개의 C 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 티오알킬, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시이거나, Y0 또는 P-Sp-이고;
Y0은 할로겐, CN, NO2, OCH3, OCN, SCN, NCS, 1 내지 4개의 C 원자를 갖는 임의적으로 불소화된 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시, 또는 1 내지 4개의 C 원자를 갖는 일불소화된, 올리고불소화된 또는 다중불소화된 알킬 또는 알콕시, 바람직하게는 F, Cl, CN, NO2, OCH3, 또는 1 내지 4개의 C 원자를 갖는 일불소화된, 올리고불소화된 또는 다중불소화된 알킬 또는 알콕시이고;
Y1 및 Y2는 서로 독립적으로 H, F, Cl 또는 CN이고;
R0 및 R00은 서로 독립적으로 H, 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬이고;
m1 및 m2는 서로 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4이되, m1 및 m2가 0인 경우, 바람직하게는 A2 및 A3 중 1개 또는 둘다는 L로 적어도 일치환된 1,4-페닐렌, 또는 임의적으로 치환된 나프탈렌-2,6-다이일을 나타낸다.
상기 및 하기에서 "카빌 기"는 추가 원자를 함유하지 않거나(예컨대, -C≡C-) 임의적으로 하나 이상의 추가 원자, 예컨대 N, O, S, P, Si, Se, As, Te 또는 Ge를 함유하는(예를 들면, 카본일 등) 하나 이상의 탄소 원자를 함유하는 일가 또는 다가 유기 기를 나타낸다.
"하이드로카빌 기"는 하나 이상의 H 원자 및 임의적으로 하나 이상의 헤테로원자, 예컨대, N, O, S, P, Si, Se, As, Te 또는 Ge를 추가 함유하는 카빌 기를 나타낸다.
"할로겐"은 C, Cl, Br 또는 I를 나타낸다.
카빌 또는 하이드로카빌 기는 치환되거나 비치환된 기일 수 있다. 비치환된 기는 예를 들면, 아릴, 알켄일 또는 알킨일 기이다. 3개 초과의 C 원자를 갖는 카빌 또는 하이드로카빌 기는 직쇄, 분지쇄 및/또는 환형일 수 있고, 스피로 연결 또는 축합된 고리를 함유할 수 있다.
상기 및 하기에서 용어 "알킬", "아릴", "헤테로아릴" 등은 또한 다가 기, 예를 들면, 알킬렌, 아릴렌, 헤테로아릴렌 등을 포괄한다. 용어 "아릴"은 방향족 탄소 기 또는 이로부터 유도된 기를 나타낸다. 용어 "헤테로아릴"은 하나 이상의 헤테로원자를 함유하는 상기 정의에 따른 "아릴"을 나타낸다.
바람직한 카빌 및 하이드로카빌 기는 1 내지 40개, 바람직하게는 1 내지 25개, 특히 바람직하게는 1 내지 18개의 C 원자를 갖는 임의적으로 치환된 알킬, 알켄일, 알킨일, 알콕시, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 및 알킬카본일옥시, 6 내지 40개, 바람직하게는 6 내지 25개의 C 원자를 갖는 임의적으로 치환된 아릴 또는 아릴옥시, 또는 6 내지 40개, 바람직하게는 6 내지 25개의 C 원자를 갖는 임의적으로 치환된 알킬아릴, 아릴알킬, 알킬아릴옥시, 아릴알킬옥시, 아릴카본일, 아릴옥시카본일, 아릴카본일옥시 및 아릴옥시카본일옥시이다.
또한 바람직한 카빌 및 하이드로카빌 기는 C1-C40 알킬, C2-C40 알켄일, C2-C40 알킨일, C3-C40 알릴, C4-C40 알킬다이엔일, C4-C40 폴리엔일, C6-C40 아릴, C6-C40 알킬아릴, C6-C40 아릴알킬, C6-C40 알킬아릴옥시, C6-C40 아릴알킬옥시, C2-C40 헤테로아릴, C4-C40 사이클로알킬, C4-C40 사이클로알켄일 등이다. C1-C22 알킬, C2-C22 알켄일, C2-C22 알킨일, C3-C22 알릴, C4-C22 알킬다이엔일, C6-C12 아릴, C6-C20 아릴알킬 및 C2-C20 헤테로아릴이 특히 바람직하다.
또한 바람직한 카빌 및 하이드로카빌 기는 비치환되거나 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환되거나 다치환되되, 하나 이상의 비인접한 CH2 기는 각각 서로 독립적으로 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -C(Rx)=C(Rx)-, -C≡C-, -N(Rx)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 대체될 수 있는, 1 내지 40개, 바람직하게는 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄, 분지쇄 또는 환형 알킬 라디칼이다.
Rx는 바람직하게는 H, 할로겐, 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄, 분지쇄 또는 환형 알킬 쇄를 나타내고, 또한 하나 이상의 비인접한 C 원자는 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -OCO-O-에 의해 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 불소, 6 내지 40개의 C 원자를 갖는 임의적으로 치환된 아릴 또는 아릴옥시 기, 또는 2 내지 40개의 C 원자를 갖는 임의적으로 치환된 헤테로아릴 또는 헤테로아릴옥시 기로 대체될 수 있다.
바람직한 알킬 기는 예를 들면, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, 2급-부틸, 3급-부틸, 2-메틸부틸, n-펜틸, s-펜틸, 사이클로펜틸, n-헥실, 사이클로헥실, 2-에틸헥실, n-헵틸, 사이클로헵틸, n-옥틸, 사이클로옥틸, n-논일, n-데실, n-운데실, n-도데실, 도데칸일, 트라이플루오로메틸, 퍼플루오로-n-부틸, 2,2,2-트라이플루오로에틸, 퍼플루오로옥틸, 퍼플루오로헥실 등이다.
바람직한 알켄일 기는 예를 들면, 에텐일, 프로페닐, 부텐일, 펜텐일, 사이클로펜텐일, 헥센일, 사이클로헥센일, 헵텐일, 사이클로헵텐일, 옥텐일, 사이클로옥텐일 등이다.
바람직한 알킨일 기는 예를 들면, 에틴일, 프로핀일, 부틴일, 펜틴일, 헥신일, 옥틴일 등이다.
바람직한 알콕시 기는 예를 들면, 메톡시, 에톡시, 2-메톡시에톡시, n-프로폭시, i-프로폭시, n-부톡시, i-부톡시, 2급-부톡시, 3급-부톡시, 2-메틸부톡시, n-펜톡시, n-헥속시, n-헵틸옥시, n-옥틸옥시, n-논일옥시, n-데실옥시, n-운데실옥시, n-도데실옥시 등이다.
바람직한 아미노 기는 예를 들면, 다이메틸아미노, 메틸아미노, 메틸페닐아미노, 페닐아미노 등이다.
아릴 및 헤테로아릴 기는 일환형 또는 다환형일 수 있는바, 이들은 1개의 고리(예컨대, 페닐) 또는 2개 이상의 고리를 가질 수 있고, 또한 융합되거나(예컨대, 나프틸) 공유결합될(예컨대, 바이페닐) 수 있거나, 융합되고 연결된 고리의 조합을 함유한다. 헤테로아릴 기는 하나 이상의 헤테로원자, 바람직하게는 O, N, S 및 Se로부터 선택된 헤테로원자를 함유한다.
임의적으로 융합된 고리를 함유하고 임의적으로 치환된, 6 내지 25개의 C 원자를 갖는 일환형, 이환형 또는 삼환형 아릴 기 및 2 내지 25개의 C 원자를 갖는 일환형, 이환형 또는 삼환형 헤테로아릴 기가 특히 바람직하다. 또한, 5, 6 또는 7원 아릴 및 헤테로아릴 기가 바람직하고, 또한, 하나 이상의 CH 기는 O 원자 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로 N, S 또는 O로 대체될 수 있다.
바람직한 아릴 기는 예를 들면, 페닐, 바이페닐, 터페닐, [1,1':3',1'']터페닐-2'-일, 나프틸, 안트라센, 바이나프틸, 펜안트라센, 피렌, 다이하이드로피렌, 크리센, 페릴렌, 테트라센, 펜타센, 벤조피렌, 플루오렌, 인덴, 인데노플루오렌, 스피로바이플루오렌 등이다.
바람직한 헤테로아릴 기는 예를 들면, 5원 고리, 예컨대 피롤, 피라졸, 이미다졸, 1,2,3-트라이아졸, 1,2,4-트라이아졸, 테트라졸, 푸란, 티오펜, 셀레노펜, 옥사졸, 이속사졸, 1,2-티아졸, 1,3-티아졸, 1,2,3-옥사다이아졸, 1,2,4-옥사다이아졸, 1,2,5-옥사다이아졸, 1,3,4-옥사다이아졸, 1,2,3-티아다이아졸, 1,2,4-티아다이아졸, 1,2,5-티아다이아졸, 1,3,4-티아다이아졸, 6원 고리, 예컨대 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 1,3,5-트라이아진, 1,2,4-트라이아진, 1,2,3-트라이아진, 1,2,4,5-테트라진, 1,2,3,4-테트라진, 1,2,3,5-테트라진, 또는 축합된 기, 예컨대 인돌, 이소인돌, 인돌리진, 인다졸, 벤즈이미다졸, 벤조트라이아졸, 푸린, 나프티미다졸, 펜안트리미다졸, 피리디미다졸, 피라진이미다졸, 퀴녹살린이미다졸, 벤족사졸, 나프톡사졸, 안트록사졸, 펜안트록사졸, 이속사졸, 벤조티아졸, 벤조푸란, 이소벤조푸란, 다이벤조푸란, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 프테리딘, 벤조-5,6-퀴놀린, 벤조-6,7-퀴놀린, 벤조-7,8-퀴놀린, 벤조이소퀴놀린, 아크리딘, 펜오티아진, 페녹사진, 벤조피리다진, 벤조피리미딘, 퀴녹살린, 페나진, 나프티리딘, 아자카바졸, 벤조카볼린, 펜안트리딘, 펜안트롤린, 티에노[2,3b]티오펜, 티에노[3,2b]티오펜, 다이티에노티오펜, 이소벤조티오펜, 다이벤조티오펜, 벤조티아다이아조티오펜, 또는 이러한 기의 조합이다. 또한, 헤테로아릴 기는 알킬, 알콕시, 티오알킬, 불소, 플루오로알킬, 또는 추가 아릴 또는 헤테로아릴 기로 치환될 수 있다.
(비방향족) 지환족 및 헤테로환형 기는 둘다 포화된 고리, 즉, 배타적으로 단일 결합을 함유하는 것, 및 부분적으로 불포화된 고리, 즉, 또한 다중 결합을 함유할 수 있는 것을 포괄한다. 헤테로환형 고리는 하나 이상의 헤테로원자, 바람직하게는 Si, O, N, S 및 Se로부터 선택된 헤테로원자를 함유한다.
(비방향족) 지환족 및 헤테로환형 기는 일환형, 즉, 오직 1개의 고리(예컨대, 사이클로헥산)를 함유하거나, 다환형, 즉, 다수의 고리(예컨대, 데카하이드로나프탈렌 또는 바이사이클로옥탄)를 함유할 수 있다. 포화된 기로 주어진 것이 특히 바람직하다. 또한, 임의적으로 융합된 고리를 함유하고 임의적으로 치환된, 3 내지 25개의 C 원자를 갖는 일환형, 이환형 또는 삼환형 기로 주어진 것이 바람직하다. 또한, 5, 6, 7 또는 8원 탄소환형 기로 주어진 것이 바람직하고, 또한, 하나 이상의 C 원자는 Si로 대체될 수 있고/있거나 하나 이상의 CH 기는 N으로 대체될 수 있고/있거나 하나 이상의 비인접한 CH2 기는 -O- 및/또는 -S-로 대체될 수 있다.
바람직한 지환족 및 헤테로환형 기는 예를 들면, 5원 기, 예컨대 사이클로펜탄, 테트라하이드로푸란, 테트라하이드로티오푸란, 피롤리딘, 6원 기, 예컨대 사이클로헥산, 실란, 사이클로헥센, 테트라하이드로피란, 테트라하이드로티오피란, 1,3-다이옥산, 1,3-다이티안, 피페리딘, 7원 기, 예컨대 사이클로헵탄, 및 융합된 기, 예컨대 테트라하이드로나프탈렌, 데카하이드로나프탈렌, 인단, 바이사이클로[1.1.1]펜탄-1,3-다이일, 바이사이클로[2.2.2]옥탄-1,4-다이일, 스피로[3.3]헵탄-2,6-다이일, 옥타하이드로-4,7-메타노인단-2,5-다이일이다.
아릴, 헤테로아릴, 카빌 및 하이드로카빌 라디칼은 임의적으로, 바람직하게는 실릴, 설폰, 설폰일, 포름일, 아민, 이민, 니트릴, 머캅토, 니트로, 할로겐, C1 -12 알킬, C6 -12 아릴, C1 -12 알콕시, 하이드록실, 및 이러한 기의 조합을 포함하는 기로부터 선택된, 하나 이상의 치환기를 갖는다.
바람직한 치환기는 예를 들면, 용해도-촉진 기, 예컨대 알킬 또는 알콕시, 전자-흡인 기, 예컨대 불소, 니트로 또는 니트릴, 또는 중합체에서 유리 전이 온도(Tg)를 증가시키기 위한 치환기, 특히 벌키 기, 예컨대, 3급-부틸 또는 임의적으로 치환된 아릴 기이다.
또한, "L"로서 지칭된 바람직한 치환기는 예를 들면, F, Cl, Br, I, OH, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(Rx)2, -C(=O)Y1, -C(=O)Rx, -C(=O)ORx, -N(Rx)2이고, 여기서 Rx는 상기한 의미를 갖고, Y1은 할로겐, 임의적으로 치환된 실릴, 4 내지 40개, 바람직하게는 4 내지 20개의 고리 원자를 갖는 임의적으로 치환된 아릴 또는 헤테로아릴, 및 1 내지 25개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알켄일, 알킨일, 알콕시, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시를 나타내되, 하나 이상의 H 원자는 임의적으로 F 또는 Cl로 대체될 수 있다.
"치환된 실릴 또는 아릴"은 바람직하게는 할로겐, -CN, R0, -OR0, -CO-R0, -CO-O-R0, -O-CO-R0 또는 -O-CO-O-R0으로 치환된 것을 의미하고, 여기서 R0은 상기한 의미를 갖는다.
특히 바람직한 치환기 L은 예를 들면, F, Cl, CN, NO2, CH3, C2H5, OCH3, OC2H5, COCH3, COC2H5, COOCH3, COOC2H5, CF3, OCF3, OCHF2, OC2F5 또한 페닐이다.
상기 및 하기 제시된 화학식에서, 치환된 페닐렌 고리
Figure pct00001
는 바람직하게는
Figure pct00002
Figure pct00003
이고, 이때 각각의 경우에 동일하거나 상이하게 L은 상기 및 하기에 주어진 의미 중 하나를 갖고, 바람직하게는 F, Cl, CN, NO2, CH3, C2H5, C(CH3)3, CH(CH3)2, CH2CH(CH3)C2H5, OCH3, OC2H5, COCH3, COC2H5, COOCH3, COOC2H5, CF3, OCF3, OCHF2, OC2F5 또는 P-Sp-, 매우 바람직하게는 F, Cl, CN, CH3, C2H5, OCH3, COCH3, OCF3 또는 P-Sp-, 가장 바람직하게는 F, Cl, CH3, OCH3, COCH3 또는 OCF3이다.
중합가능한 기 P는 바람직하게는 C=C 이중 결합 또는 C≡C 삼중 결합을 함유하는 기, 및 개환으로 중합에 적합한 기, 예컨대, 옥세탄 또는 에폭사이드 기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
매우 바람직하게는 중합가능한 기 P는 CH2=CW1-COO-, CH2=CW1-CO-,
Figure pct00004
, CH2=CW2-(O)k3-, CW1=CH-CO-(O)k3-, CW1=CH-CO-NH-, CH2=CW1-CO-NH-, CH3-CH=CH-O-, (CH2=CH)2CH-OCO-, (CH2=CH-CH2)2CH-OCO-, (CH2=CH)2CH-O-, (CH2=CH-CH2)2N-, (CH2=CH-CH2)2N-CO-, CH2=CW1-CO-NH-, CH2=CH-(COO)k1-Phe-(O)k2-, CH2=CH-(CO)k1-Phe-(O)k2- 및 Phe-CH=CH-로 이루어진 군으로부터 선택되되, 상기 W1은 H, F, Cl, CN, CF3, 페닐, 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬, 특히 H, F, Cl 또는 CH3을 나타내고; W2는 H, 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬, 특히 H, 메틸, 에틸 또는 n-프로필을 나타내고; W3 및 W4는 각각 서로 독립적으로, H, Cl, 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타내고; Phe는 상기 정의된 바와 같지만 P-Sp와는 상이한 하나 이상의 라디칼 L로 임의적으로 치환된 1,4-페닐렌을 나타내고; k1, k2 및 k3은 각각 서로 독립적으로 0 또는 1을 나타내고, k3은 바람직하게는 1을 나타내고; k4는 1 내지 10의 정수이다.
특히 바람직한 기 P는 CH2=CH-COO-, CH2=C(CH3)-COO-, CH2=CF-COO-, CH2=CH-, CH2=CH-O-, (CH2=CH)2CH-OCO-, (CH2=CH)2CH-O-,
Figure pct00005
, 특히 비닐옥시, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 클로로아크릴레이트, 옥세탄 및 에폭사이드, 가장 바람직하게는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트이다.
본 발명의 추가 바람직한 실시양태에서, 모든 중합가능한 화합물 및 이의 하위 화학식은 하나 이상의 라디칼 P-Sp 대신에 2개 초과의 중합가능한 기를 함유하는 하나 이상의 분지쇄 라디칼(다중반응성 중합가능한 라디칼)을 함유한다. 이 유형의 적합한 라디칼 및 이를 함유하는 중합가능한 화합물은 예를 들면, US 7,060,200 B1 또는 US 2006/0172090 A1에 기재된다. 하기 화학식 I*a 내지 I*k의 화합물로부터 선택된 다중반응성 중합가능한 라디칼이 특히 바람직하다:
Figure pct00006
상기 식에서,
알킬은 단일 결합, 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌을 나타내되, 하나 이상의 비인접한 CH2 기는 각각 서로 독립적으로 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, C(Rx)=C(Rx), -C≡C-, -N(Rx)-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 또한, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl 또는 CN으로 대체될 수 있고, 이때 Rx는 상기한 의미를 갖고, 바람직하게는 상기 정의된 바와 같은 R0을 나타내고;
aa 및 bb는 각각 서로 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타내고;
X는 X'에 대하여 나타낸 의미 중 하나를 갖고;
P1 내지 P5는 각각 서로 독립적으로 P에 대하여 상기 나타낸 의미 중 하나를 갖는다.
바람직한 이격기 Sp는 라디칼 "P-Sp-"가 화학식 "P-Sp'-X'-"와 일치하도록 화학식 Sp'-X'으로부터 선택되되, Sp'은 F, Cl, Br, I 또는 CN에 의해 임의적으로 일치환되거나 다치환된 1 내지 20개, 바람직하게는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬렌을 나타내고, 또한 하나 이상의 비인접한 CH2 기는 각각 서로 독립적으로 O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -O-, -S-, -NH-, -NR01-, -SiR01R02-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -NR01-CO-O-, -O-CO-NR01-, -NR01-CO-NR01-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 대체될 수 있고;
X'은 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NR01-, -NR01-CO-, -NR01-CO-NR01-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -CF2CF2-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CR01-, -CY01=CY02-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, 또는 단일 결합을 나타내고;
R01 및 R02는 각각 서로 독립적으로 H, 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타내고;
Y01 및 Y02는 각각 서로 독립적으로 H, F, Cl 또는 CN을 나타낸다.
X'은 바람직하게는 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NR0-, -NR01-CO-, -NR01-CO-NR01- 또는 단일 결합이다.
전형적인 이격기 Sp'은 예를 들면, -(CH2)p1-, -(CH2CH2O)q1-CH2CH2-, -CH2CH2-S-CH2CH2-, -CH2CH2-NH-CH2CH2- 또는 -(SiR01R02-O)p1-이고, 이때 p1은 1 내지 12의 정수이고, q1은 1 내지 3의 정수이고, R01 및 R02는 상기한 의미를 갖는다.
특히 바람직한 기 -X'-Sp'-은 -(CH2)p1-, -O-(CH2)p1-, -OCO-(CH2)p1-, -OCOO-(CH2)p1-이다.
특히 바람직한 기 Sp'은 예를 들면, 각각의 경우 직쇄 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 펜틸렌, 헥실렌, 헵틸렌, 옥틸렌, 논일렌, 데실렌, 운데실렌, 도데실렌, 옥타데실렌, 에틸렌옥시에틸렌, 메틸렌옥시부틸렌, 에틸렌티오에틸렌, 에틸렌-N-메틸이미노에틸렌, 1-메틸알킬렌, 에텐일렌, 프로페닐렌 및 부텐일렌이다.
더욱 바람직하게는, 화학식 I의 화합물은,
A2가 하나 이상의 기 L로 각각 임의적으로 치환된 1,4-페닐렌 또는 나프탈렌 2,6-다이일이고;
A3이 하나 이상의 기 L로 각각 임의적으로 치환된 1,4-페닐렌 또는 나프탈렌 2,6-다이일이고;
A1이 하나 이상의 기 L로 각각 임의적으로 치환된 1,4-페닐렌 또는 나프탈렌 2,6-다이일이고;
Z1이 -COO-, -OCO-, -C≡C- 또는 단일 결합, 매우 바람직하게는 -COO- 또는 -C≡C-이고;
m1이 0 또는 1이고;
m2가 0 또는 1, 바람직하게는 0이고;
m1 + m2가 0 또는 1인, 화학식 I의 화합물로부터 선택된다.
화학식 I의 매우 바람직한 화합물은 하기 화학식 Ia 내지 Ip의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00007
Figure pct00008
Figure pct00009
상기 식에서,
P, Sp, L 및 R은 화학식 I에서 상기 주어진 의미 중 하나를 갖고;
r은 0, 1, 2, 3 또는 4이고;
s는 0, 1, 2 또는 3이고;
매우 바람직하게는 R은 P-Sp-, CN, OCH3 또는 SCH3을 나타낸다.
바람직하게는 중합가능한 액정 성분 (A)는 2개 이상의 중합가능한 기(이반응성 또는 다중반응성 화합물)를 포함하는 화합물을 하나 이상 포함한다. 화학식 I, 또는 이의 바람직한 하위-화학식 Ia 내지 Ip의 화합물이 바람직하고, 이때 R은 P-Sp를 나타낸다.
또한, 2개 이상의 중합가능한 기(이반응성 또는 다중반응성 화합물)를 포함하는 바람직한 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 II로부터 선택된다:
[화학식 II]
P-Sp-MG-Sp-P
상기 식에서,
P 및 Sp는 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, 화학식 I에서 상기 주어진 의미를 갖고;
MG는 임의적으로 키랄인 막대형 메소제닉 기이다.
MG는 바람직하게는 하기 화학식 III의 화합물로부터 선택된다:
[화학식 III]
-(A11-Z11)m-A22-
상기 식에서,
A11 및 A22는 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, 임의적으로 N, O 및 S로부터 선택된 하나 이상의 헤테로원자를 함유하고, 상기 정의된 바와 같이 L로 임의적으로 일치환되거나 다치환된, 방향족 또는 지환족 기이고;
Z11은 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -S-CO-, -CO-S-, -O-COO-, -CO-NR0-, -NR0-CO-, -NR0-CO-NR00, -NR0-CO-O-, -O-CO-NR0-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -CH2CH2-, -(CH2)4-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -CF2CF2-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CR0-, -CY1=CY2-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH- 또는 단일 결합을 나타내고;
R0 및 R00은 서로 독립적으로 H, 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬을 나타내고;
Y1 및 Y2는 서로 독립적으로 H, F, Cl 또는 CN을 나타내고;
m은 0, 1, 2, 3 또는 4이다.
바람직한 기 A11 및 A22는 제한없이 푸란, 피롤, 티오펜, 옥사졸, 티아졸, 티아다이아졸, 이미다졸, 페닐렌, 사이클로헥실렌, 바이사이클로옥틸렌, 사이클로헥센일렌, 피리딘, 피리미딘, 피라진, 아줄렌, 인단, 나프탈렌, 테트라하이드로나프탈렌, 안트라센 및 펜안트라센을 포함하고, 이들 모두는 하나 이상의 기 L로 임의적으로 치환된다.
특히 바람직한 기 A11 및 A22는 1,4-페닐렌, 피리딘-2,5-다이일, 피리미딘-2,5-다이일, 티오펜-2,5-다이일, 나프탈렌-2,6-다이일, 1,2,3,4-테트라하이드로-나프탈렌-2,6-다이일, 인단-2,5-다이일, 바이사이클로옥틸렌 또는 1,4-사이클로헥실렌으로부터 선택되고, 이때 1 또는 2개의 비인접한 CH2 기는 O 및/또는 S로 임의적로 대체되고, 이러한 기는 상기 정의된 바와 같은 L로 비치환되거나, 일치환되거나, 다치환된다.
화학식 II의 추가 바람직한 화합물은 하기 화학식 DR1 내지 DR5의 이반응성 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00010
상기 식에서,
P0은 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, 중합가능한 기, 바람직하게는 아크릴, 메타크릴, 옥세탄, 에폭시, 비닐, 비닐옥시, 프로페닐 에터 또는 스티렌 기이고;
L은 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, H, F, Cl, CN, 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 임의적으로 할로겐화된 알킬, 알콕시, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시이고;
r은 0, 1, 2, 3 또는 4이고;
x 및 y는 서로 독립적으로 0, 또는 동일하거나 상이한 1 내지 12의 정수이고;
z는 0 또는 1이되, 인접한 x 또는 y가 0인 경우, z는 0이고;
벤젠 고리는 추가적으로 하나 이상의 동일하거나 상이한 기 L로 치환될 수 있다.
화학식 I 및 II의 화합물은 그 자체로 공지되어 있고 유기 화학의 문헌 및 표준 작업, 예컨대, 문헌[Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Thieme-Verlag, Stuttgart]에 기재된 방법에 따라, 또는 상기 방법과 유사하게 합성될 수 있다.
화학식 I 및 II의 화합물 이외에, 액정 매질은 또한 하나 이상의 추가 RM을 포함할 수 있다. 이러한 추가 RM은 바람직하게는 칼라미틱 단량체이다. 매우 바람직하게는, 이러한 추가 RM은 하기 화학식 IV로부터 선택된다:
[화학식 IV]
P-Sp-MG-R04
상기 식에서,
P, Sp 및 MG는 상기 주어진 의미를 갖고;
R04는 F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)NR0R00, -C(=O)X, -C(=O)OR0, -C(=O)R0, -NR0R00, -OH, -SF5, 임의적으로 치환된 실릴, 1 내지 12개, 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시를 나타내되, 하나 이상의 H 원자는 F 또는 Cl로 임의적으로 대체되고, X는 할로겐이고;
R0 및 R00은 서로 독립적으로 H, 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬이다.
중합가능한 액정 매질의 추가 RM은 그 자체로 공지되어 있고 유기 화학의 표준 작업, 예를 들면, 문헌[Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Thieme-Verlag, Stuttgart]에 기재된 방법에 의해 제조될 수 있다. 적합한 RM은 예를 들면, WO 93/22397, EP 0 261 712, DE 195 04 224, WO 95/22586, WO 97/00600, US 5,518,652, US 5,750,051, US 5,770,107 및 US 6,514,578에 개시되어 있다. 특히 적합하고 바람직한 RM의 예는 하기 목록에 제시되었다:
Figure pct00011
Figure pct00012
Figure pct00013
상기 식에서,
A0은 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, 1, 2, 3 또는 4개의 기 L로 임의적으로 치환된 1,4-페닐렌, 또는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌이고;
P0은 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, 중합가능한 기, 바람직하게는 아크릴, 메타크릴, 옥세탄, 에폭시, 비닐, 비닐옥시, 프로페닐 에터 또는 스티렌 기이고;
Z0은 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, -COO-, -OCO-, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, 또는 단일 결합이고;
R0은 임의적으로 불소화된 1개 이상, 바람직하게는 1 내지 15개의 C 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 티오알킬, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시이거나, Y0 또는 P-(CH2)y-(O)z-, 바람직하게는 임의적으로 불소화된 1개 이상, 바람직하게는 1 내지 15개의 C 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 티오알킬, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시이거나, Y0이고;
Y0은 F, Cl, CN, NO2, OCH3, OCN, SCN, SF5, 1 내지 4개의 C 원자를 갖는 임의적으로 불소화된 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시, 또는 1 내지 4개의 C 원자를 갖는 일불소화된, 올리고불소화된 또는 다중불소화된 알킬 또는 알콕시이고;
R01 및 R02는 서로 독립적으로 H, R0 또는 Y0이고;
L은 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, H, F, Cl, CN, 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 임의적으로 할로겐화된 알킬, 알콕시, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시이고;
r은 0, 1, 2, 3 또는 4이고;
u 및 v는 서로 독립적으로 0, 1 또는 2이고;
w는 0 또는 1이고;
x 및 y는 서로 독립적으로 0, 또는 동일하거나 상이한 1 내지 12의 정수이고;
z는 0 또는 1이되, 인접한 x 또는 y가 0이면, z는 0이고;
벤젠 고리는 추가적으로 하나 이상의 동일하거나 상이한 기 L로 치환될 수 있다.
일반적으로, 총 매질의 12 중량%를 초과하는 비메소제닉 화합물의 존재는 다른 비호의적인 효과 이외에 예를 들면, 복굴절에 대한 유의한 감소를 야기한다.
바람직한 실시양태에서, 비메소제닉 성분 (B)는 존재하는 경우 하나 이상의 일반응성, 이반응성 또는 다중반응성 중합가능한 비메소제닉 화합물, 하나 이상의 첨가제, 예를 들면, 촉매, 증감제, 안정화제, 억제제, 쇄 전달제, 공반응 단량체, 표면-활성 화합물, 윤활제, 습윤제, 분산제, 소수성제, 접착제, 유동 개선제, 소포제, 탈기제, 희석제, 반응성 희석제, 보조제, 착색제, 염료, 안료 또는 나노입자를 포함한다.
적합한 안정화제 또는 억제제는 목적하지 않은 자생적 중합을 막는다. 바람직하게는, 비메소제닉 성분 (B)는 총 매질의 0 내지 0.1 중량%, 매우 바람직하게는 총 매질의 0 내지 0.2 중량%의 양으로 하나 이상의 안정화제 또는 억제제, 예를 들면, 시판되는 이르가녹스(Irganox: 등록상표) 시리즈[시바 아게(Ciba AG)], 예컨대, 이르가녹스 1076으로부터 선택된 것을 포함한다.
중합가능한 액정 물질의 중합은 바람직하게는 중합 개시제의 존재하에 수행된다. 이 목적을 위해, 비메소제닉 성분 (B)는 바람직하게는 하나 이상의 개시제를 포함한다. 예를 들면, 자외선 광에 의해 중합하는 경우, 광개시제는 자외선 조사하에 분해되어 중합 반응을 시작하는 자유 라디칼 또는 이온을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 기를 바람직하게 중합하기 위해, 라디칼 광개시제가 사용된다. 비닐, 에폭사이드 또는 옥세탄 기를 바람직하게 중합하기 위해, 양이온 광개시제가 사용된다. 또한 가열된 경우 중합을 시작하는 자유 라디칼 또는 이온을 생성하기 위해 분해하는 열 중합 개시제를 사용하는 것이 가능할 수 있다. 자유 라디칼 중합에 적합한 것은 예를 들면, 시판되는 광개시제인 이르가큐어(Irgacure)651(등록상표), 이르가큐어184(등록상표), 이르가큐어907(등록상표), 이르가큐어369(등록상표) 또는 다로큐어(Darocure)1173(등록상표)(시바 아게)이다. 개시제가 이용되는 경우, 이의 비는 바람직하게는 총 매질의 0.001 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 총 매질의 0.001 내지 1 중량%이다. 전형적인 양이온 광개시제는 예를 들면, UVI 6974[유니온 카바이드(Union Carbide)]이다.
중합가능한 액정 매질에서 중합 개시제의 농도는 바람직하게는 총 매질의 0.1 내지 10 중량%, 매우 바람직하게는 총 매질의 0.05 내지 6 중량%이다.
또한, 성분 (B)는 액정 분자의 특이적 표면 정렬을 촉진하는 계면활성제를 하나 이상 포함할 수 있다. 적합한 계면활성제는 예를 들면, 문헌[J. Cognard, Mol.Cryst.Liq.Cryst. 78 , Supplement 1, 1-77(1981)]에 기재되어 있다. 평면 정렬을 위한 바람직한 배향제는 예를 들면, 비이온성 계면활성제, 바람직하게는 플루오로카본 계면활성제, 예컨대 시판되는 플루오래드(Fluorad) FC-171(등록상표)[쓰리엠 캄파니(3M Co.)] 또는 조닐(Zonyl) FSN(등록상표)[뒤퐁(DuPont)], GB 2 383 040에 기재된 바와 같은 다중블록 계면활성제, 또는 EP 1 256 617 A1에 기재된 바와 같은 중합가능한 계면활성제이다.
또한, 비메소제닉 성분 (B)는 중합에 사용된 방사선 파장에 조정된 최대 흡수를 갖는 하나 이상의 염료, 특히 자외선 염료, 예를 들면, 4,4"-아족시 아니솔 또는 티누빈(Tinuvin: 등록상표) 염료(시바 아게, 스위스 바젤 소재)를 포함할 수 있다.
바람직한 실시양태에서, 비메소제닉 성분 (B)는 바람직하게는 총 매질의 0 내지 10 중량%의 양, 더욱 바람직하게는 총 매질의 0 내지 5 중량%의 양의 하나 이상의 일반응성 중합가능한 비메소제닉 화합물을 포함한다. 전형적인 예는 알킬아크릴레이트 또는 알킬메타크릴레이트, 예를 들면, 에틸(메트) 아크릴레이트, 프로필(메트) 아크릴레이트, 부틸(메트) 아크릴레이트, 이소부틸(메트) 아크릴레이트, 펜틸(메트) 아크릴레이트, 이소아밀(메트) 아크릴레이트, 헥실(메트) 아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 옥틸(메트) 아크릴레이트, 이소옥틸(메트) 아크릴레이트, 데실(메트) 아크릴레이트, 라우릴(메트) 아크릴레이트, 2-메톡시 에틸(메트) 아크릴레이트, 2-에톡시에틸(메트) 아크릴레이트, 2-부톡시에틸(메트) 아크릴레이트, 2-(2-메톡시에톡시) 에틸(메트) 아크릴레이트, 2-(2-에톡시에톡시) 에틸(메트) 아크릴레이트 등이다.
또 다른 바람직한 실시양태에서, 비메소제닉 성분 (B)는, 다르게는 또는 이반응성 또는 다중반응성 중합가능한 메소제닉 화합물을 제외하고, 바람직하게는 총 매질의 0 내지 10 중량%의 양, 더욱 바람직하게는 총 매질의 0 내지 5 중량%의 양의 하나 이상의 이반응성 또는 다중반응성 중합가능한 비메소제닉 화합물을 포함한다. 이반응성 비메소제닉 화합물의 전형적인 예는 1 내지 20개의 C 원자의 알킬 기를 갖는 알킬다이아크릴레이트 또는 알킬다이메타크릴레이트, 특히 헥산다이올 다이(메트)아크릴레이트이다. 다중반응성 비메소제닉 화합물의 예는 트라이메틸프로판트라이메타크릴레이트 또는 펜타에리트리톨테트라아크릴레이트이다.
또한, 중합체 필름의 물성을 변형시키기 위해 하나 이상의 쇄 전달제를 비메소제닉 성분 (B)에 첨가하는 것이 가능하다. 특히, 티올 화합물, 예를 들면, 일작용성 티올, 예컨대 도데칸 티올 또는 다작용성 티올, 예컨대 트라이메틸프로판 트라이(3-머캅토프로피오네이트)가 바람직하다. 예를 들면, US 5,948,486, US 6,096,241, US 6,319,963 또는 US 6,420,001에 개시된 바와 같은 메소제닉 또는 액정 티올이 매우 바람직하다. 쇄 전달제를 사용함으로써, 중합체 필름에서 2개의 가교연결 사이에 자유 중합체 쇄의 길이 및/또는 중합체 쇄의 길이가 조절될 수 있다. 쇄 전달제의 양이 증가하는 경우, 중합체 필름에서 중합체 쇄 길이는 감소한다.
또한, 비메소제닉 성분 (B)는 중합체성 결합제 또는 중합체성 결합제를 형성할 수 있는 하나 이상의 단량체, 및/또는 하나 이상의 분산 보조제를 포함할 수 있다. 적합한 결합제 및 분산 보조제는 예를 들면, WO 96/02597에 개시되어 있다. 그러나, 바람직하게는 중합가능한 물질은 결합제 또는 분산 보조제를 함유하지 않는다.
상기 언급된 바와 같이, 본 발명에 따른 복굴절 RM 렌즈에 적합한 중합가능한 액정 매질은 여러 화합물, 바람직하게는 2 내지 30개, 더욱 바람직하게는 3 내지 20개, 가장 바람직하게는 4 내지 10개의 화합물로 이루어진다. 이러한 화합물은 통상적인 방식으로 혼합된다. 대체로, 적은 양으로 사용된 화합물의 요구된 양은 많은 양으로 사용된 화합물에 용해된다. 온도가 높은 농도에서 사용된 화합물의 등명점을 초과하는 경우, 분해 과정의 완료를 관찰하는 것이 특히 용이하다. 그러나, 또한 다른 통상적인 방식, 예를 들면, 화합물의 균질 또는 공융 혼합물일 수 있는 소위 프리-혼합물을 사용하여, 또는 혼합물 자체가 사용하기 용이한 구성인 소위 다중-병-시스템을 사용하여 매질을 제조하는 것이 가능하다.
바람직하게는 매질 중 중합가능한 액정 성분 (A)의 양은 총 매질의 88 중량% 초과, 더욱 바람직하게는 총 매질의 90중량% 초과, 더욱더 바람직하게는 총 매질의 92중량% 초과이다.
바람직하게는, 비중합가능한 성분 (B)의 양은 총 매질의 12 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 총 매질의 10 중량% 이하, 더욱더 바람직하게는 총 매질의 8 중량% 이하이다.
중합가능한 액정 성분 (A)는 바람직하게는 총 매질의 3 내지 50 중량%, 더욱 바람직하게는 총 매질의 5 내지 45 중량%, 더욱더 바람직하게는 총 매질의 10 내지 40 중량%의 총 농도에서 화학식 I의 화합물 하나 이상을 포함하되, 바람직하게는 이러한 화합물은 하위-화학식 Ia 내지 Ip의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되고;
비메소제닉 성분 (B)는 바람직하게는 총 매질의 12 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 총 매질의 8 중량% 이하, 더욱더 바람직하게는 총 매질의 5 중량% 이하의 총 농도에서 하나 이상의 비메소제닉 화합물을 포함하되, 바람직하게는 이러한 화합물은 하나 이상의 일반응성, 이반응성 또는 다중반응성 중합가능한 비메소제닉 화합물, 안정화제 및 광개시제로부터 선택된다.
더욱 바람직하게는, 중합가능한 액정 성분 (A)는,
- 바람직하게는 총 매질의 3 내지 50 중량%, 더욱 바람직하게는 총 매질의 5 내지 45 중량%, 더욱더 바람직하게는 총 매질의 10 내지 40 중량%의 농도로, 바람직하게는 화학식 I, 바람직하게는 화학식 Ia, Ib, Id 및 Ih의 화합물로부터 선택된 1, 2, 3개 또는 이상의 일반응성 메소제닉 화합물, 및/또는
- 바람직하게는 총 매질의 3 내지 80 중량%, 더욱 바람직하게는 총 매질의 5 내지 70 중량%, 더욱더 바람직하게는 총 매질의 10 내지 60 중량%의 농도로, 바람직하게는 화학식 I 및/또는 II, 바람직하게는 화학식 Ih 및 DR1의 화합물로부터 선택된 1, 2, 3개 또는 이상의 이반응성 메소제닉 화합물, 및/또는
- 바람직하게는 총 매질의 1 내지 90 중량%, 더욱 바람직하게는 총 매질의 5 내지 80 중량%, 더욱더 바람직하게는 총 매질의 10 내지 70 중량%의 농도로, 바람직하게는 화학식 IV, 바람직하게는 화학식 MR1, MR5, MR6 및 MR7의 화합물로부터 선택된 1, 2, 3개 또는 이상의 메소제닉 화합물을 포함하고;
비메소제닉 성분 (B)는 바람직하게는 총 매질의 12 중량% 미만, 더욱 바람직하게는 총 매질의 8 중량% 미만, 더욱더 바람직하게는 총 매질의 5 중량% 이하의 농도의 하나 이상의 비메소제닉 화합물을 포함하되, 바람직하게는 이러한 화합물은 이반응성 중합가능한 비메소제닉 화합물, 예컨대 헥산다이올 다이아크릴레이트, 바람직하게는 시판되는 이르가녹스(등록상표) 시리즈(시바 아게), 예컨대 이르가녹스 1076으로부터 선택된 안정화제; 및/또는 바람직하게는 이르가큐어651(등록상표), 이르가큐어184(등록상표), 이르가큐어907(등록상표), 이르가큐어369(등록상표) 및 다로큐어1173(등록상표)(시바 아게)으로 이루어진 군으로부터 선택된 광개시제로부터 선택된다.
본 발명에 따른 복굴절 RM 렌즈를 제조하기 위한 일반적인 방법은 당업자에게 공지되어 있고, 예를 들면, JP 2012-137616 A1의 개시내용과 유사하게 수행될 수 있다.
바람직한 실시양태에서, 제조 방법은 하기 단계를 포함한다:
- 중합가능한 액정 매질의 용융물을 평면-볼록 렌즈 몰드에 고온에서 충전하는 단계;
- 중합가능한 액정 매질을 몰드에서 고온으로 어닐링하는 단계;
- 몰드를 냉각하는 단계;
- 중합가능한 액정 매질을 경화하는 단계; 및
- 임의적으로 몰드를 제거하는 단계.
또 다른 바람직한 실시양태에서, 상기 방법은 하기 단계를 포함한다:
- 중합가능한 액정 매질의 용융물의 층을 기판 위에 고온에서 제공하는 단계;
- 역 렌즈 몰드를 코팅된 중합가능한 액정 매질의 상부에 제공하는 단계;
- 중합가능한 액정 매질을 몰드에서 고온으로 어닐링하는 단계;
- 몰드를 냉각하는 단계;
- 중합가능한 액정 매질을 경화하는 단계; 및
- 임의적으로 몰드를 제거하는 단계.
본 발명의 복굴절 RM 렌즈에 사용된 기판은 액정 장치, 디스플레이, 광학 부품 및 광학 필름에 일반적으로 사용된 기판이다. 이는 본 발명의 용융된 복굴절 RM 렌즈 물질을 코팅한 후 가열, 또는 액정 장치 제조 동안 가열을 견디는 충분한 열 내성을 갖는 동안은 임의의 특이성을 제한하지 않는다.
또한, 렌즈 몰드용 선택 물질일 수 있는 상기 기판의 예는 유리 기판, 금속 기판, 세라믹 기판, 및 플라스틱 기판이다. 특히 기판이 유기 물질인 경우, 예는 셀룰로스 유도체, 폴리올레핀, 폴리에스터, 폴리올레핀, 폴리카보네이트, 폴리아크릴레이트, 폴리알릴레이트, 폴리에터 설폰, 폴리이미드, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리페닐렌 에터, 나일론, 및 폴리스티렌이다. 이들 중, 폴리에스터, 폴리스티렌, 폴리올레핀, 셀룰로스 유도체, 폴리알릴레이트, 및 폴리카보네이트가 바람직하다.
본 발명의 복굴절 RM 렌즈를 수득하기 위한 코팅 방법으로서, 널리 공지되고 통상적으로 사용된 방법이 사용될 수 있다. 예는 도포기 방법, 바 코팅 방법, 스핀 코팅 방법, 그라비아 인쇄 방법, 플렉소그래픽(flexographic) 방법, 잉크젯 방법, 다이 코팅 방법, 캡 코팅 방법 및 침지 방법이다.
바람직한 코팅 온도는 특히 중합가능한 액정 매질의 융점에 따른다.
바람직하게는, 중합가능한 액정 매질의 코팅된 필름은 1 시간 이상, 더욱 바람직하게는 3 시간 이상, 가장 바람직하게는 16 시간 이상 동안 결정화에 대하여 실온 안정성을 나타낸다.
중합가능한 액정 매질의 용융물의 코팅된 층의 두께는 특히 사용된 렌즈 몰드의 두께 또는 RM 렌즈의 복굴절에 대한 값에 따른 바람직한 렌즈 두께에 따른다.
중합가능한 액정 매질의 초기 정렬(예를 들면, 평면 정렬)은 중합 전에 물질을 어닐링하거나, 정렬 층을 적용하거나, 자기 또는 전계를 코팅된 물질에 적용하거나, 표면-활성 화합물을 물질에 첨가하여 달성될 수 있다. 정렬 기법의 리뷰는 예를 들면, 문헌[I. Sage in "Thermotropic Liquid Crystals", edited by G. W. Gray, John Wiley & Sons, 1987, pages 75-77]; 및 문헌[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 의해 주어진다. 정렬 물질 및 기법의 리뷰는 문헌[J. Cognard, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 78, Supplement 1(1981), pages 1-77]에 의해 주어진다.
또한, 정렬 층을 기판 위에 적용하여 이 정렬 층 위에 중합가능한 액정 매질을 제공하는 것이 가능하다. 적합한 정렬 층은 고무 폴리이미드와 같이 당해 분야에 공지되어 있거나, 정렬 층은 US 5,602,661, US 5,389,698 또는 US 6,717,644에 기재된 바와 같이 광 정렬에 의해 제조된다.
상세하게, 적합한 정렬 처리는 예를 들면, 연신 처리, 러빙 처리, 자외선 가시 편광 조사 처리, 및 이온 빔 처리이다. 정렬 필름이 사용되는 경우, 널리 공지되고 통상적으로 사용된 정렬 필름이 사용될 수 있다.
상기 정렬 필름의 상세한 예는 폴리이미드, 폴리실록산, 폴리아미드, 폴리비닐 알코올, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리페닐렌 에터, 폴리알릴레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에터 설폰, 에폭시 수지, 에폭시 아크릴레이트 수지, 아크릴 수지, 쿠마린 화합물, 찰콘 화합물, 신나메이트 화합물, 풀기드 화합물, 안트라퀴논 화합물, 아조 화합물, 및 아릴 에탄 화합물이다. 러빙 처리 이외의 방법에 의해 정렬-가공되는 화합물에 대하여 광 정렬 물질의 사용이 바람직하다.
본 발명의 복굴절 RM 렌즈를 형성하는 것은 중합가능한 액정 매질을 광 마스크를 사용하여 렌즈 형태로 중합하여 수행될 수 있다. 광 마스크가 사용되는 경우, 광 마스크는 목적 렌즈 형태가 복굴절 RM 렌즈 물질 또는 중합가능한 액정 매질의 중합 후 수득되는 방식으로 고안된다.
그러나, 중합가능한 액정 매질의 코팅된 필름은 바람직하게는 렌즈 몰드로 덮여진다. 몰드가 사용되는 경우, 복굴절 RM 렌즈 물질의 코팅 필름은 바람직하게는 본 발명의 중합가능한 액정 매질의 원래 반사 지수(no)와 동일한 반사 지수를 갖는 평면-볼록 렌즈 몰드로 덮여지고, 중합은 덮여지는 동안 수행된다.
중합은 예를 들면, 중합가능한 액정 매질을 화학 방사선에 노출하여 수행된다. 화학 방사선은 자외선, 적외선 또는 가시광선과 같은 광 조사, X-선 또는 감마 선 조사, 또는 고에너지 입자, 예컨대 이온 또는 전자 조사를 의미한다. 화학 방사선에 대한 공급원으로, 예를 들면, 단일 자외선 램프 또는 자외선 램프 세트가 사용될 수 있다. 높은 램프 출력을 사용하는 경우, 경화 시간은 감소될 수 있다. 화학 방사선에 대한 또 다른 가능한 공급원은 레이저, 예를 들면, 자외선, 적외선 또는 가시광선 레이저이다.
중합이 자외선 조사에 의해 수행되는 경우, 일반적으로 390 nm 미만의 파장을 갖는 자외선, 바람직하게는 구체적으로 250 내지 370 nm의 파장을 갖는 광으로 조사하는 것이 바람직하다. 그러나, 중합가능한 액정 조성물의 분해가 390 nm 이하의 파장을 갖는 자외선에 의해 야기되는 경우, 390 nm 이상의 파장을 갖는 자외선으로 중합 처리를 수행하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 광은 바람직하게는 분산된 광이지만, 이색성 광 개시제가 존재하는 경우, 편광을 사용하는 것이 바람직하다.
경화 시간은 특히 중합가능한 액정 물질의 반응성, 코팅된 층의 두께, 중합 개시제의 유형 및 자외선 램프의 출력에 따른다. 경화 시간은 바람직하게는 5 분 이하, 매우 바람직하게는 3 분 이하, 가장 바람직하게는 1 분 이하이다.
적합한 자외선 방사 출력은 바람직하게는 5 내지 200 mWcm-2, 더욱 바람직하게는 10 내지 175 mWcm-2, 가장 바람직하게는 20 내지 150 mWcm-2의 범위이다.
적용된 자외선 방사와 관련되고 시간의 함수로서, 적합한 조사 선량은 바람직하게는 10 내지 7200 mJcm-2, 더욱 바람직하게는 500 내지 7200 mJcm-2, 가장 바람직하게는 1000 내지 7200 mJcm-2의 범위이다.
경화 온도는, 비균질 중합이 중합가능한 액정 조성물의 액정 상으로부터 등방성 상으로의 전이 온도에 대한 고려 이외에, 열에 의해 유도되는 온도보다 낮은 온도가 바람직하다. 여기서, 기판이 유리 전이점을 초과라는 유기 물질로 제조된 경우, 기판의 열 변형은 심각해진다.
바람직한 경화 온도 범위는 약 10 내지 약 100℃, 더욱 바람직하게는 약 15 내지 약 90℃, 더욱더 바람직하게는 약 18 내지 약 82℃이다.
또한, 수득된 복굴절 RM 렌즈는 기판으로부터 떨어져 나가면서 사용될 수 있다.
중합가능한 액정 매질은 바람직하게는 약 50℃ 내지 약 160℃, 특히 약 140℃ 이하의 등명점을 갖는다.
입사 빔(λ)의 파장의 함수로서 RM 렌즈의 광학 위상차(δ(λ))는 하기 수학식 1에 의해 주어진다:
Figure pct00014
상기 식에서,
Δn는 RM 렌즈의 복굴절이고, d는 RM 렌즈의 두께이고, λ는 입사 빔의 파장이다.
스넬리우스 법칙(Snellius law)에 따라, 입사 빔의 방향의 함수로서 복굴절은 하기 수학식 2로 정의된다:
Figure pct00015
상기 식에서,
sin
Figure pct00016
는 필름의 광학 축의 입사각 또는 경사각이고, sin
Figure pct00017
는 상응하는 반사각이다.
따라서, 이러한 법칙에 기초하여, 복굴절 및 광학 위상차는 RM 렌즈의 두께 및 필름에서 광학 축의 경사각에 따른다(베렉(Berek)의 보상기 참조). 따라서, 당업자는 상이한 광학 위상차 또는 상이한 복굴절이 RM 렌즈에서 액정 분자의 배향을 조정함으로써, 또는 렌즈 두께를 조정함으로써 유도될 수 있음을 인지한다. 위상차는 분광 타원해석기를 사용하여 측정될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 RM 렌즈의 복굴절(Δn)은 바람직하게는 0.19 내지 0.50, 더욱 바람직하게는 0.20 내지 0.45, 더욱더 바람직하게는 0.21 내지 0.40의 범위이다.
복굴절(Δn)을 하기 수학식 3을 사용하여 계산하였다:
Figure pct00018
상기 식에서,
δ(λ)는 상기 설명된 바와 같은 위상차이고, d는 상기 언급된 바와 같은 RM 렌즈의 두께이다. 상기 및 하기에서 Δn 값은 λ = 550 nm의 파장에서 주어진다.
본 발명에 따른 방법에 의해 수득된 축 위상차의 %로서 표현된 -40˚와 +40˚ 시야각 사이의 위상차의 차이는 바람직하게는 5% 이하, 더욱 바람직하게는 1% 이하, 더욱더 바람직하게는 0%이다.
위상차는 분광 타원해석기를 사용하여 측정된다.
본 발명에 따른 방법에 의해 수득된 RM 렌즈의 두께는 바람직하게는 3 내지 200 ㎛, 더욱 바람직하게는 3 내지 100 ㎛, 더욱더 바람직하게는 3 내지 30 ㎛의 범위이다.
RM 렌즈의 두께는 중합된 필름에서 스크래치를 만들고 알파 단계 표면 조면계로 스크래치의 깊이를 측정함으로서 측정된다.
본 발명에 따른 복굴절 RM 렌즈는 광범위하게 다양한 전기 광학 장치, 예컨대 자동입체 3D 디스플레이, 편광 유도판, 광학 장치(DVD, 블루레이, CD) 등에 사용될 수 있다.
550 nm에서 복굴절 RM 렌즈의 투과는 바람직하게는 85% 초과, 더욱 바람직하게는 90% 초과, 더욱더 바람직하게는 93% 초과이다. 복굴절 RM 렌즈의 투과는 히타치(Hitachi) 3310 UV-Vis 분광계로 측정될 수 있다.
복굴절 RM 렌즈의 황색도 지수(b-값)는 바람직하게는 12 미만, 더욱 바람직하게는 10 미만이다.
CIE LAB 색채 규모에 따른 황색도 지수 또는 b-값은 코니카 미놀타(Konica Minolta) CR300 색채 카메라를 사용하여 반사 모드에서 측정된다. 이 시험에서, 빈 PI 유리 셀은 언급한 바와 같이 4.14의 "b-값"에서 측정된다.
따라서, 바람직한 실시양태에서, 복굴절 RM 렌즈는 자동입체 디스플레이 장치에 사용될 수 있다. 상기 장치는 하나 이상의 복굴절 RM 렌즈를 포함하는 렌즈 배열이 제공된 것의 상부에 디스플레이 패널을 포함한다.
본 발명에 따른 적합한 디스플레이 패널은 액정(LCD), 플라즈마(PDP), 유기 발광 다이오드(OLED) 또는 음극선관(CRT) 디스플레이 패널, 바람직하게는 액정 디스플레이이다. 그러나, 디스플레이 패널의 다른 유형이 또한 이용될 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다.
디스플레이 패널은 디스플레이 이미지를 생성하기 위한 디스플레이 화소의 배열을 갖고 디스플레이 화소는 열 및 행으로 배열된다. 바람직한 실시양태에서, 바람직한 디스플레이 화소 거리는 50 μm 내지 1000 μm의 범위이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 투명한 커플링 필름은 디스플레이 패널의 정면과 상기 렌즈 배열 사이에 적층되고, 이는 디스플레이 패널의 입사광을 사각에서 렌즈 배열에 실질적으로 커플링시킨다. 바람직하게는, 이 투명한 커플링 필름은 밝고 선명한 격자 구조를 갖는다.
그러나, 바람직한 실시양태에서, 평면 투명 스페이서 시트는 디스플레이 패널의 정면과 상기 렌즈 배열 사이에 적층된다.
렌즈 배열은 자동입체 이미지를 보일 수 있다. 따라서, 상기 렌즈 배열은 각각의 열 또는 행에서 디스플레이 화소의 작은 군, 또는 하나 이상의 디스플레이 화소에서 겹쳐진다. 렌즈 배열은 상이한 방향에서 각각의 디스플레이 화소 또는 디스플레이 화소의 군을 투사하여 여러 상이한 영상을 형성한다. 사용자의 머리가 왼쪽에서 오른쪽으로 움직이는 것과 같이, 사용자의 눈은 여러 영상 중 상이한 영상을 차례로 받을 것이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 렌즈 배열은 렌즈상 스크린 플레이트이다. 렌즈상 스크린 플레이트는 다수의 렌즈의 1차원 주기적 배열, 바람직하게는 서로에게 평행하게 확장하는 렌즈의 열에 의해 정의된다. 이와 관련하여, 렌즈상 스크린 플레이트는 원통형 렌즈 격자 디스크, 타원형 렌즈 격자 그리드 또는 각기둥형 렌즈 격자 디스크, 바람직하게는 원통형 렌즈 격자 그리드일 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시양태를 특히 참조하여 상기 및 하기에 기재된다. 다양한 변화 및 변형이 본 발명의 취지 및 범주를 벗어나지 않고 본원에 만들어질 수 있음이 이해되어야 한다.
상기 및 하기 언급된 많은 화합물 또는 이의 혼합물은 상업적으로 입수가능하다. 이러한 모든 화합물은 문헌(예컨대 [Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie [Methods of Organic Chemistry], Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart]에 기재된 표준 작업)에 기재된 바와 같이 공지되거나, 그 자체로 공지된 방법에 의해, 더 정확히 말하면 공지되고 상기 반응에 적합한 반응 조건하에 제조될 수 있다. 또한, 용도는 공지된 그 자체로 본원에 변이를 만들 수 있지만, 본원에 언급되지 않았다. 달리 명백하게 언급되지 않는 한, 본원에 사용된 용어의 복수 형태는 단수 형태를 포함하는 것으로서 해석되고, 용어의 단수 형태는 복수 형태를 포함하는 것으로서 해석된다.
본원을 통틀어, 달리 구체적으로 명시하지 않는 한, 모든 농도는 중량%로 주어지고, 각각의 완전 매질과 관련되고, 모든 온도는 ℃(섭씨)로 주어지고, 모든 온도차는 ℃이다. 모든 물성은 문헌["Merck Liquid Crystals, Physical Properties of vs", Status Nov. 1997, Merck KGaA, Germany]에 따라 결정되고 달리 구체적으로 명시하지 않는 한 20℃의 온도에 대하여 주어진다.
본원의 명세서 및 청구범위를 통틀어, 용어 "포함하다" 및 "함유하다" 및 상기 용어의 변형, 예를 들면, "포함하는"은 "비제한적으로 포함하는"을 의미하고, 다른 성분을 제외하는(제외하지 않는) 것으로 의도되지 않는다. 반면에, 용어 "포함하다"는 또한 용어 "~로 이루어진"을 포괄하지만 이로 제한되지 않는다.
본 발명의 상기 실시양태에 대한 변형이 만들어질 수 있지만 여전히 본 발명의 범주 내에 있음이 이해될 것이다. 동일하거나, 동등하거나, 유사한 목적을 제공하는 다른 특징은, 달리 명시하지 않는 한 본원에 개시된 각각의 특징을 대체할 수 있다. 따라서, 달리 명시하지 않는 한 개시된 각각의 특징은 일반적인 일련의 동등하거나 유사한 특징의 오직 하나의 예이다.
본원에 개시된 모든 특징은, 상기 특징 및/또는 단계의 적어도 일부가 상호배타적인 조합을 제외하고, 임의의 조합으로 조합될 수 있다. 특히 본 발명의 바람직한 특징은 본 발명의 모든 양상에 적용가능하고 임의의 조합으로 사용될 수 있다. 마찬가지로, 비필수적인 조합으로 기재된 특징은 (조합하지 않고) 개별적으로 사용될 수 있다.
상기 기재된 특징, 특히 대다수의 바람직한 실시양태는, 본 발명의 실시양태의 일부뿐만 아니라 그 자체의 권리가 독창적인 것으로 이해될 것이다. 독립적인 보호는 현재 청구된 임의의 발명 이외에 또는 발명에 대한 대안으로 이러한 특징을 모색할 수 있다.
본 발명의 바람직한 특징은 하기의 번호 목록의 형태로 요약된다:
1. 하나 이상의 중합가능한 메소제닉 화합물을 포함하는 중합가능한 액정 성분 (A); 및 총 매질의 12 중량% 이하의 비메소제닉 성분 (B)로 이루어진 중합가능한 액정 매질로부터 수득가능한 복굴절 RM 렌즈.
2. 상기 1에서, 성분 (A)가 하기 화학식 I의 하나 이상의 중합가능한 메소제닉 화합물을 포함하는 복굴절 RM 렌즈:
[화학식 I]
P-Sp-(A1-Z1)m1-A2-C≡C-A3-(Z1-A1)m2-R
상기 식에서,
P는 중합가능한 기, 바람직하게는 아크릴, 메타크릴, 비닐, 비닐옥시, 프로페닐 에터, 에폭시, 옥세탄 또는 스티렌 기이고;
Sp는 이격기 또는 단일 결합이고;
A1은 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, 탄소환형, 헤테로환형 및 방향족 또는 헤테로방향족 기로부터 선택되되, 하나 이상의 기 L로 임의적으로 치환되고;
A2 및 A3은 서로 독립적으로 1,4-페닐렌 및 나프탈렌-2,6-다이일로부터 선택되되, 하나 이상의 CH 기는 N으로 대체될 수 있고, 하나 이상의 기 L로 임의적으로 치환되고;
Z1은 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NR0-, -NR0-CO-, -NR0-CO-NR0-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -CH2CH2-, -(CH2)3-, -(CH2)4-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -CF2CF2-, -CH=CH-, -CY1=CY2-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CR0-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, CR0R00 및 단일 결합으로부터 선택되고;
L은 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, P-Sp-, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)NR0R00, -C(=O)X, -C(=O)OR0, -C(=O)R0, -NR0R00, -OH, -SF5, 임의적으로 치환된 실릴, 1 내지 12개, 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 아릴 또는 헤테로아릴, 및 1 내지 12개, 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시로부터 선택되되, 하나 이상의 H 원자는 F 또는 Cl로 임의적으로 대체되고, X는 할로겐이고;
R은 H, 임의적으로 불소화된 1 내지 20 개의 C 원자, 더욱 바람직하게는 1 내지 15개의 C 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 티오알킬, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시이거나, Y0 또는 P-Sp-이고;
Y0은 F, Cl, CN, NO2, OCH3, OCN, SCN, 1 내지 4개의 C 원자를 갖는 임의적으로 불소화된 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시, 또는 1 내지 4개의 C 원자를 갖는 일불소화된, 올리고불소화된 또는 다중불소화된 알킬 또는 알콕시, 바람직하게는 F, Cl, CN, NO2, OCH3, 또는 1 내지 4개의 C 원자를 갖는 일불소화된, 올리고불소화된 또는 다중불소화된 알킬 또는 알콕시이고;
Y1 및 Y2는 서로 독립적으로 H, F, Cl 또는 CN이고,
R0 및 R00은 서로 독립적으로 H, 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬이고;
m1 및 m2는 서로 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4이되, m1 및 m2가 0인 경우, 바람직하게는 A2 및 A3 중 하나 또는 둘다는 L로 적어도 일치환된 1,4-페닐렌, 또는 임의적으로 치환된 나프탈렌-2,6-다이일이다.
3. 상기 1 또는 상기 2에 있어서, 성분 (A)가 하기 화학식 Ia 내지 Ip의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화학식 I의 하나 이상의 화합물을 포함하는 복굴절 RM 렌즈:
Figure pct00019
Figure pct00020
Figure pct00021
상기 식에서,
P, Sp, L 및 R은 상기 주어진 하나의 의미를 갖고;
r은 0, 1, 2, 3 또는 4이고;
s는 0, 1, 2 또는 3이다.
4. 상기 1 내지 상기 3 중 어느 하나에 있어서, 성분 (A)가 하기 화학식 II의 하나 이상의 중합가능한 메소제닉 화합물을 포함하는 복굴절 RM 렌즈:
[화학식 II]
P-Sp-MG-Sp-P
상기 식에서,
P 및 Sp는 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, 화학식 I에 주어진 의미를 갖고;
MG는 -(A11-Z11)m-A22-이되,
A11 및 A22는 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, N, O 및 S로부터 선택된 하나 이상의 헤테로원자를 임의적으로 함유하는 방향족 또는 지환족 기이고, 상기 정의된 바와 같은 L로 임의적으로 일치환되거나 다중치환되고;
Z11은 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -S-CO-, -CO-S-, -O-COO-, -CO-NR0-, -NR0-CO-, -NR0-CO-NR00, -NR0-CO-O-, -O-CO-NR0-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -CH2CH2-, -(CH2)4-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -CF2CF2-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CR0-, -CY1=CY2-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH- 또는 단일 결합이고;
R0 및 R00은 서로 독립적으로 H, 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬이고;
Y1 및 Y2는 서로 독립적으로 H, F, Cl 또는 CN이고;
m은 0, 1, 2, 3 또는 4이다.
5. 상기 1 내지 상기 4 중 어느 하나에 있어서, 성분 (A)가 하기 화학식 DR1 내지 DR5로 이루어진 군으로부터 선택된 화학식 II의 하나 이상의 화합물을 포함하는 복굴절 RM 렌즈:
Figure pct00022
상기 식에서,
P0은 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, 중합가능한 기, 바람직하게는 아크릴, 메타크릴, 옥세탄, 에폭시, 비닐, 비닐옥시, 프로페닐 에터 또는 스티렌 기이고;
L은 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, H, F, Cl, CN, 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 임의적으로 할로겐화된 알킬, 알콕시, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시이고;
r은 0, 1, 2, 3 또는 4이고;
x 및 y는 서로 독립적으로 0, 또는 동일하거나 상이한 1 내지 12의 정수이고;
z는 0 또는 1이되, 인접한 x 또는 y가 0이면, x는 0이고;
벤젠 고리는 하나 이상의 동일하거나 상이한 기 L로 추가로 치환될 수 있다.
6. 상기 1 내지 상기 5 중 어느 하나에 있어서, 성분 (A)가 하기 화학식 IV의 하나 이상의 중합가능한 화합물을 포함하는 복굴절 RM 렌즈:
[화학식 IV]
P-Sp-MG-R
상기 식에서,
P, Sp 및 MG는 상기 주어진 의미를 갖고;
R은 F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)NR0R00, -C(=O)X, -C(=O)OR0, -C(=O)R0, -NR0R00, -OH, -SF5, 임의적으로 치환된 실릴, 1 내지 12개, 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시이되, 하나 이상의 H 원자는 F 또는 Cl로 임의적으로 대체되고, X는 할로겐이고;
R0 및 R00은 서로 독립적으로 H, 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬이다.
7. 상기 1 내지 상기 6 중 어느 하나에 있어서, 성분 (A)가 하기 화학식 MR1 내지 MR22의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화학식 IV의 하나 이상의 화합물을 포함하는 복굴절 RM 렌즈:
Figure pct00023
Figure pct00024
Figure pct00025
상기 식에서,
A0은 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, 1, 2, 3 또는 4개의 기 L로 임의적으로 치환된 1,4-페닐렌, 또는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌이고;
P0은 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, 중합가능한 기이고;
Z0은 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, -COO-, -OCO-, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH- 또는 단일 결합이고;
R0은 임의적으로 불소화된 1개 이상, 바람직하게는 1 내지 15개의 C 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 티오알킬, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시이거나, Y0 또는 P-(CH2)y-(O)z-이고;
Y0은 F, Cl, CN, NO2, OCH3, OCN, SCN, SF5, 1 내지 4개의 C 원자를 갖는 임의적으로 불소화된 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시, 또는 1 내지 4개의 C 원자를 갖는 일불소화된, 올리고불소화된 또는 다중불소화된 알킬 또는 알콕시이고;
R01 및 R02는 서로 독립적으로 H, R0 또는 Y0이고;
L은 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, H, F, Cl, CN, 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 임의적으로 할로겐화된 알킬, 알콕시, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시이고;
r은 0, 1, 2, 3 또는 4이고;
u 및 v는 서로 독립적으로 0, 1 또는 2이고;
w는 0 또는 1이고;
x 및 y는 서로 독립적으로 0, 또는 동일하거나 상이한 1 내지 12의 정수이고;
z는 0 또는 1이되, 인접한 x 또는 y가 0이면, z는 0이고;
벤젠 고리는 하나 이상의 동일하거나 상이한 기 L로 추가로 치환될 수 있다.
8. 상기 1 내지 상기 7 중 어느 하나에 있어서, 비메소제닉 성분 (B)가 하나 이상의 일반응성, 이반응성 또는 다반응성 중합가능한 비메소제닉 화합물, 촉매, 증감제, 안정화제, 중합 개시제, 억제제, 쇄 전달제, 윤활제, 습윤제, 분산제, 소수성제, 접착제, 유동 개선제, 소포제, 탈기제, 희석제, 반응성 희석제, 보조제, 착색제 또는 안료를 포함하는 복굴절 RM 렌즈.
9. 상기 1 내지 상기 8 중 어느 하나에 있어서, 비메소제닉 성분 (B)가 총 매질의 10 중량% 이하의 양으로 하나 이상의 일반응성, 이반응성 또는 다반응성 중합가능한 비메소제닉 화합물을 포함하는 복굴절 RM 렌즈.
10. 상기 1 내지 상기 9 중 어느 하나에 있어서, 매질 중 중합가능한 액정 성분 (A)의 양이 총 매질의 88 중량% 초과인 복굴절 RM 렌즈.
11. 상기 1 내지 상기 10 중 어느 하나에 있어서, 비메소제닉 성분 (B)의 양이 총 매질의 12 중량% 이하인 복굴절 RM 렌즈.
12. 상기 1 내지 상기 11 중 어느 하나에 있어서, 비메소제닉 성분 (B)의 양이 총 매질의 8 중량% 이하인 복굴절 RM 렌즈.
13. 상기 1 내지 상기 12 중 어느 하나에 있어서, 비경화된 중합가능한 액정 매질이 1 시간 이상 동안 결정화에 대하여 실온 안정성을 나타내는 복굴절 RM 렌즈.
14. 상기 1 내지 상기 13 중 어느 하나에 있어서, RM 렌즈의 복굴절(Δn)이 0.19 내지 0.50의 범위인 복굴절 RM 렌즈.
15. 중합가능한 액정 매질의 용융 층을 기판 위에 고온에서 제공하는 단계; 역렌즈 몰드를 코팅된 중합가능한 액정 매질의 상부에 제공하는 단계; 몰드 중 중합가능한 액정 매질을 고온에서 어닐링하는 단계; 몰드를 냉각하는 단계; 중합가능한 액정 매질을 경화하는 단계; 및 임의적으로 몰드를 제거하는 단계를 포함하는, 상기 1 내지 상기 14 중 어느 하나에 따른 복굴절 RM 렌즈의 제조 방법.
16. 전기 광학 장치에서 상기 1 내지 상기 14 중 어느 하나에 따른 복굴절 RM 렌즈의 용도.
17. 상기 1 내지 상기 14 중 어느 하나에 따른 복굴절 RM 렌즈를 하나 이상 포함하는 전기 광학 장치.
본 발명은 이제 하기 실시예를 참조하여 더욱 상세하게 기재될 것이고, 이는 단지 예시이며 본 발명의 범주를 제한하지 않는다.
실시예
일반적인 과정
하기 표 1에 요약된 화합물의 주어진 양을 포함하여, 매질을 용융하고, 매질을 20 ㎛의 두께를 갖는 고무 폴리이미드 유리 셀에 유동 충전하고, 매질을 주어진 온도에서 3 분 동안 어닐링하고, 매질을 자외선(250 nm 내지 450 nm 대역 필터)을 사용하여 명시된 조사 선량으로 주어진 온도에서 경화함으로써, 하기 표 2에 요약된 중합가능한 액정 매질로부터 시험 셀을 제조하였다.
시험 조건, 예컨대 어닐링 온도, 경화 온도 및 조사 선량을 하기 표 3에 요약한 반면, 물리적 특징, 예컨대 생성된 Δn, 상응하는 투과 및 각각의 실시예에 대한 b-값을 하기 표 4에 요약하였다.
[표 1]
화합물
Figure pct00026
Figure pct00027
[표 2]
실시예 1 내지 15의 조성
Figure pct00028
*모두 %w/w의 양으로 주어진다.
Figure pct00029
*모두 %w/w의 양으로 주어진다.
Figure pct00030
*모두 %w/w의 양으로 주어진다.
[표 3]
실시예 1 내지 15의 실험 조건
Figure pct00031
[표 4]
실시예 1 내지 15의 물리적 특징
Figure pct00032
상기 표 4에서 보여질 수 있는 바와 같이, 모든 실시예는 복굴절에 대하여 높은 값, 황색도 지수에 대하여 낮은 값 및 투과에 대하여 높은 값을 나타낸다. 또한, 모든 실시예는 교차된 편광지 사이를 시험하는 어두운 상태에 의해 확인될 수 있는 균질한 평면 정렬을 나타낸다.
비교예
하기 표 5에 요약된 화합물의 주어진 양을 포함하여, 매질을 용융하고, 매질을 20 ㎛의 두께를 갖는 고무 폴리이미드 유리 셀에 유동 충전하고, 매질을 주어진 온도에서 3 분 동안 어닐링하고, 매질을 자외선(250 nm 내지 450 nm 대역 필터)을 사용하여 명시된 조사 선량으로 주어진 온도에서 경화함으로써, 상기 표 2에 요약된 중합가능한 액정 매질로부터 비교 시험 셀을 제조하였다.
시험 조건, 예컨대 용융점, 어닐링 온도, 경화 온도 및 조사 선량을 하기 표 6에 요약한 반면, 물리적 특징, 예컨대 생성된 Δn, 상응하는 투과 및 각각의 실시예에 대한 b-값을 하기 표 7에 요약하였다.
[표 5]
비교예 1 내지 3의 조성
Figure pct00033
[표 6]
비교예 1 내지 3의 실험 조건
Figure pct00034
[표 7]
비교예 1 내지 3의 물리적 특징
Figure pct00035
상기 표 7에서 보여질 수 있는 바와 같이, 비교예 2 및 3은 모든 작동 실시예보다 550 nm에서 투과에 대하여 명백하게 낮은 값을 나타낸다. 또한, 비교예 1은 2 분 이하로 중합하기 전에 결정화에 대하여 불량한 실온 안정성을 나타낸다. 또한, 모든 실시예는 균질하게 정렬될 수 없다.

Claims (17)

  1. - 하나 이상의 중합가능한 메소제닉 화합물을 포함하는 중합가능한 액정 성분 (A); 및
    - 총 매질의 12 중량% 이하의 비메소제닉 성분 (B)
    로 이루어진 중합가능한 액정 매질로부터 수득가능한 복굴절 RM 렌즈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    성분 (A)가 하기 화학식 I의 하나 이상의 중합가능한 메소제닉 화합물을 포함하는 복굴절 RM 렌즈:
    [화학식 I]
    P-Sp-(A1-Z1)m1-A2-C≡C-A3-(Z1-A1)m2-R
    상기 식에서,
    P는 중합가능한 기, 바람직하게는 아크릴, 메타크릴, 비닐, 비닐옥시, 프로페닐 에터, 에폭시, 옥세탄 또는 스티렌 기이고;
    Sp는 이격기 또는 단일 결합이고;
    A1은 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, 탄소환형, 헤테로환형 및 방향족 및 헤테로방향족 기로부터 선택되되, 하나 이상의 기 L로 임의적으로 치환되고;
    A2 및 A3은 서로 독립적으로 1,4-페닐렌 및 나프탈렌-2,6-다이일로부터 선택되되, 하나 이상의 CH 기는 N으로 대체될 수 있고, 하나 이상의 기 L로 임의적으로 치환되고;
    Z1은 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NR0-, -NR0-CO-, -NR0-CO-NR0-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -CH2CH2-, -(CH2)3-, -(CH2)4-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -CF2CF2-, -CH=CH-, -CY1=CY2-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CR0-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, CR0R00 및 단일 결합으로부터 선택되고;
    L은 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, P-Sp-, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)NR0R00, -C(=O)X, -C(=O)OR0, -C(=O)R0, -NR0R00, -OH, -SF5, 임의적으로 치환된 실릴, 1 내지 12개, 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 아릴 또는 헤테로아릴, 및 1 내지 12개, 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시로부터 선택되되, 하나 이상의 H 원자는 F 또는 Cl로 임의적으로 대체되고, X는 할로겐이고;
    R은 H, 임의적으로 불소화된 1 내지 20 개의 C 원자, 더욱 바람직하게는 1 내지 15개의 C 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 티오알킬, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시이거나, Y0 또는 P-Sp-이고;
    Y0은 F, Cl, CN, NO2, OCH3, OCN, SCN, 1 내지 4개의 C 원자를 갖는 임의적으로 불소화된 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시, 또는 1 내지 4개의 C 원자를 갖는 일불소화된, 올리고불소화된 또는 다중불소화된 알킬 또는 알콕시, 바람직하게는 F, Cl, CN, NO2, OCH3, 또는 1 내지 4개의 C 원자를 갖는 일불소화된, 올리고불소화된 또는 다중불소화된 알킬 또는 알콕시이고;
    Y1 및 Y2는 서로 독립적으로 H, F, Cl 또는 CN이고,
    R0 및 R00은 서로 독립적으로 H, 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬이고;
    m1 및 m2는 서로 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4이되, m1 및 m2가 0인 경우, 바람직하게는 A2 및 A3 중 하나 또는 둘다는 L로 적어도 일치환된 1,4-페닐렌, 또는 임의적으로 치환된 나프탈렌-2,6-다이일이다.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    성분 (A)가 하기 화학식 Ia 내지 Ip의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화학식 I의 하나 이상의 화합물을 포함하는 복굴절 RM 렌즈:
    Figure pct00036

    Figure pct00037

    Figure pct00038

    상기 식에서,
    P, Sp, L 및 R은 상기 주어진 의미를 갖고;
    r은 0, 1, 2, 3 또는 4이고;
    s는 0, 1, 2 또는 3이다.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    성분 (A)가 하기 화학식 II의 하나 이상의 중합가능한 메소제닉 화합물을 포함하는 복굴절 RM 렌즈:
    [화학식 II]
    P-Sp-MG-Sp-P
    상기 식에서,
    P 및 Sp는 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, 화학식 I에 주어진 의미를 갖고;
    MG는 -(A11-Z11)m-A22-이되,
    A11 및 A22는 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, N, O 및 S로부터 선택된 하나 이상의 헤테로원자를 임의적으로 함유하는 방향족 또는 지환족 기이고, 상기 정의된 바와 같은 L로 임의적으로 일치환되거나 다중치환되고;
    Z11은 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -S-CO-, -CO-S-, -O-COO-, -CO-NR0-, -NR0-CO-, -NR0-CO-NR00, -NR0-CO-O-, -O-CO-NR0-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -CH2CH2-, -(CH2)4-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -CF2CF2-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CR0-, -CY1=CY2-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH- 또는 단일 결합이고;
    R0 및 R00은 서로 독립적으로 H, 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬이고;
    Y1 및 Y2는 서로 독립적으로 H, F, Cl 또는 CN이고;
    m은 0, 1, 2, 3 또는 4이다.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    성분 (A)가 하기 화학식 DR1 내지 DR5의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화학식 II의 하나 이상의 화합물을 포함하는 복굴절 RM 렌즈:
    Figure pct00039

    상기 식에서,
    P0은 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, 중합가능한 기, 바람직하게는 아크릴, 메타크릴, 옥세탄, 에폭시, 비닐, 비닐옥시, 프로페닐 에터 또는 스티렌 기이고;
    L은 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, H, F, Cl, CN, 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 임의적으로 할로겐화된 알킬, 알콕시, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시이고;
    r은 0, 1, 2, 3 또는 4이고;
    x 및 y는 서로 독립적으로 0, 또는 동일하거나 상이한 1 내지 12의 정수이고;
    z는 0 또는 1이되, 인접한 x 또는 y가 0이면, z는 0이고;
    벤젠 고리는 하나 이상의 동일하거나 상이한 기 L로 추가로 치환될 수 있다.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    성분 (A)가 하기 화학식 IV의 하나 이상의 중합가능한 화합물을 포함하는 복굴절 RM 렌즈:
    [화학식 IV]
    P-Sp-MG-R
    상기 식에서,
    P, Sp 및 MG는 상기 주어진 의미를 갖고;
    R은 F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)NR0R00, -C(=O)X, -C(=O)OR0, -C(=O)R0, -NR0R00, -OH, -SF5, 임의적으로 치환된 실릴, 1 내지 12개, 바람직하게는 1 내지 6개의 C 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시이되, 하나 이상의 H 원자는 F 또는 Cl로 임의적으로 대체되고, X는 할로겐이고;
    R0 및 R00은 서로 독립적으로 H, 또는 1 내지 12개의 C 원자를 갖는 알킬이다.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    성분 (A)가 하기 화학식 MR1 내지 MR22의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 화학식 IV의 하나 이상의 화합물을 포함하는 복굴절 RM 렌즈:
    Figure pct00040

    Figure pct00041

    Figure pct00042

    상기 식에서,
    A0은 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, 1, 2, 3 또는 4개의 기 L로 임의적으로 치환된 1,4-페닐렌, 또는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌이고;
    P0은 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, 중합가능한 기이고;
    Z0은 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, -COO-, -OCO-, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH- 또는 단일 결합이고;
    R0은 임의적으로 불소화된 1개 이상, 바람직하게는 1 내지 15개의 C 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 티오알킬, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시이거나, Y0 또는 P-(CH2)y-(O)z-이고;
    Y0은 F, Cl, CN, NO2, OCH3, OCN, SCN, SF5, 1 내지 4개의 C 원자를 갖는 임의적으로 불소화된 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시, 또는 1 내지 4개의 C 원자를 갖는 일불소화된, 올리고불소화된 또는 다중불소화된 알킬 또는 알콕시이고;
    R01 및 R02는 서로 독립적으로 H, R0 또는 Y0이고;
    L은 복수 발생하는 경우 서로 독립적으로, H, F, Cl, CN, 또는 1 내지 5개의 C 원자를 갖는 임의적으로 할로겐화된 알킬, 알콕시, 알킬카본일, 알콕시카본일, 알킬카본일옥시 또는 알콕시카본일옥시이고;
    r은 0, 1, 2, 3 또는 4이고;
    u 및 v는 서로 독립적으로 0, 1 또는 2이고;
    w는 0 또는 1이고;
    x 및 y는 서로 독립적으로 0, 또는 동일하거나 상이한 1 내지 12의 정수이고;
    z는 0 또는 1이되, 인접한 x 또는 y가 0이면, z는 0이고;
    벤젠 고리는 하나 이상의 동일하거나 상이한 기 L로 추가로 치환될 수 있다.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    비메소제닉 성분 (B)가 하나 이상의 일반응성, 이반응성 또는 다반응성 중합가능한 비메소제닉 화합물, 촉매, 증감제, 안정화제, 중합 개시제, 억제제, 쇄 전달제, 윤활제, 습윤제, 분산제, 소수성제, 접착제, 유동 개선제, 소포제, 탈기제, 희석제, 반응성 희석제, 보조제, 착색제 또는 안료를 포함하는 복굴절 RM 렌즈.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    비메소제닉 성분 (B)가 총 매질의 10 중량% 이하의 양으로 하나 이상의 일반응성, 이반응성 또는 다반응성 중합가능한 비메소제닉 화합물을 포함하는 복굴절 RM 렌즈.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    매질 중 중합가능한 액정 성분 (A)의 양이 총 매질의 88 중량% 초과인 복굴절 RM 렌즈.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    비메소제닉 성분 (B)의 양이 총 매질의 12 중량% 이하인 복굴절 RM 렌즈.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    비메소제닉 성분 (B)의 양이 총 매질의 8 중량% 이하인 복굴절 RM 렌즈.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서
    비경화된 중합가능한 액정 매질이 1 시간 이상 동안 결정화에 대하여 실온 안정성을 나타내는 복굴절 RM 렌즈.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    RM 렌즈의 복굴절(Δn)이 0.19 내지 0.50의 범위인 복굴절 RM 렌즈.
  15. - 중합가능한 액정 매질의 용융 층을 기판 위에 고온에서 제공하는 단계;
    - 역렌즈 몰드를 코팅된 중합가능한 액정 매질의 상부에 제공하는 단계;
    - 몰드 중 중합가능한 액정 매질을 고온에서 어닐링하는 단계;
    - 몰드를 냉각하는 단계;
    - 중합가능한 액정 매질을 경화하는 단계; 및
    - 임의적으로 몰드를 제거하는 단계
    를 포함하는, 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 복굴절 RM 렌즈의 제조 방법.
  16. 전기 광학 장치에서 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 복굴절 RM 렌즈의 용도.
  17. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 복굴절 RM 렌즈를 하나 이상 포함하는 전기 광학 장치.
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