KR20190032404A - 액정 폴리머 재료의 상부에 정렬을 생성시키는 방법 - Google Patents

액정 폴리머 재료의 상부에 정렬을 생성시키는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 등방성 광학 기능 및 정렬 능력을 포함하는 층을 포함하는 광학 소자의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 층은 중합성 액정들 및 하나 이상의 광 배향성 물질들을 포함하는 조성물로부터 형성된다. 선형 편광된 광에 노광되는 것에 의해 층 상부에서의 정렬이 달성된다.

Description

액정 폴리머 재료의 상부에 정렬을 생성시키는 방법
본 발명은 액정 폴리머 재료를 포함하는 재료의 표면 상에 정렬을 생성시키는 방법 뿐만 아니라, 이러한 방법을 이용하여 제조된 층 구조물에 관한 것이다.
2 년 이래로, 수동 3D 텔레비전 및 모니터들용의 3D 변환기 필름 (필름 패터닝된 리타더 (film patterned retarders) 라고도 알려져 있음) 과 같은 다양한 용도의 액정 디스플레이 (LCD) 및 광학 리타더 필름의 대규모 생산에 광 정렬이 성공적으로 도입되었다.
브러시된 표면에 의한 종래의 액정 정렬에 비해, 광 정렬 기술은 높은 재현성, 정렬 패터닝 및 롤 투 롤 제조에 대한 적합성과 같은 많은 이점을 갖는다. 또한, 광 정렬층들에 정렬을 생성시키는 광이 표면의 변조를 따를 수 있기 때문에, 렌즈와 같은 곡면 상에 광 정렬이 적용될 수 있는데, 이것이 대안이 되는 정렬 방법의 대부분의 경우는 아니다. 최신 광 정렬 기술에서는, 광 정렬 재료의 박층이 기판, 예컨대 유리판 또는 플라스틱 호일에 도포된다.
광학 리타더 필름의 경우, 액정 모노머는 광 정렬층의 상부에 도포된다. 광 정렬층의 정렬 정보가 액정 모노머들에 전달된 이후, 모노머들은 액정 재료를 고화시키도록 중합 및/또는 가교결합된다. 중합 및/또는 가교 결합된 액정 모노머는 또한 액정 폴리머들 (LCP) 로서 공지되어 있다.
US' 6,717,644 B2 에는 개별 광축 방향들을 갖는 LCP 층들의 스택들이 개시되어 있다. 각각의 LCP 층은 광 정렬층과 같은 정렬층에 의해 정렬된다. 이 때문에, LCP 층들 스택에서의 층의 총 수는 LCP 층들의 수의 적어도 2 배이다. 개별 광축 방향을 갖는 LCP 층들의 적층은, 예를 들면 Solc 필터들과 같은 간섭 컬러 필터들을 생성하는데 사용될 수 있다.
US'7,364,671 B2 에는 가교 결합성 액정들과 광 배향성 물질를 포함하는 조성물이 개시되어 있다. 또한, 조성물에 포함된 광 배향성 물질의 광 배향에 의해 가교 결합성 액정의 배향을 생성하는 방법이 개시되어 있다. 이어서, 액정들은 UV 광에 노광시킴으로써 가교 결합된다. 따라서, 상기 조성물의 사용은 추가 정렬층을 필요로 하지 않기 때문에 오직 하나의 층만이 코팅되어야 한다. 층의 배향된 LCP 때문에, 표면은 액정들에 대한 정렬 능력들을 나타낸다. 따라서, 이러한 층들은 예를 들어 LCD들에서 정렬층들로 사용될 수 있고, 동시에 층에서의 정렬된 LCP 로 인해 광학 리타데이션을 제공한다. 그러나, 인접한 액정 재료로 전달되는 방향은 조성물로 만들어진 층의 표면에서의 액정 재료의 방향과 동일하게 된다. 상기 조성물의 제 2 층이 제 1 층의 상부에 도포되어 제 2 층의 물질들이 조사광의 상이한 편광 방향으로 직접 광 정렬될 수 있게 한다 하더라도, 조사광에 의해 유도되는 방향과 경쟁하는 제 1 층으로부터의 정렬 힘이 존재할 수 있고 이는 거의 상쇄될 수 없다. 상기 언급된 US'6,717,644 B2 에 제시된 바와 같이, 두 층들 사이에 등방성 층을 도포하여 2개의 액정 조성물 층들의 정렬을 디커플링할 수 있지만 층을 다시 추가하는 것이어서, 바람직하지 않다.
US'8,054,411 B2 에서는, 전술한 바와 같은 재료 조성물의 층이 정렬 능력을 갖는 표면에 도포된다. 조성물의 액정 분자들은, 광 배향성 물질들을 포함하지 않는 노멀 액정 재료와 동일한 방식으로 표면의 정렬 방향에 따라 정렬된다. 그후 광 정렬은 정렬 표면의 배향 방향과 상이한 재료 조성물의 층에 정렬 방향을 유도할 수 있는 편광 방향을 갖는 선편된 광으로 정렬 표면의 반대측으로부터 수행된다. 2개의 상이한 정렬 힘들이 액정 재료의 상이한 배향 방향들을 유도하기 때문에, 그리고 재배향을 허용하는 조건들이 선택되기 때문에, 층에서의 액정 재료는 트위스트하기 시작한다. 후속하여, 층 내의 액정 분자들은 UV 광에 대한 노광에 의해 가교 결합되어 트위스트된 구조를 고화시킨다. 선편광된 광에 노광된 가교 결합된 층의 자유 표면은 전술한 바와 동일한 방식으로 추가의 액정 층, 예를 들어 LCP 층에 대한 정렬 표면으로서 작용할 수 있다. 그러나, 추가 층의 액정 분자들은 상기 재료 조성물의 가교 결합된 층의 표면에서 액정 분자들과 동일한 방향으로 정렬될 것이다.
LCP 층들을 적층하는데 필요한 층들의 수를 감소시켜, 하나의 LCP 층에서의 (액정 분자들의 평균 방향에 평행한 방향으로 정의된) 방향자가 인접한 LCP 층의 방향자에 영향을 주지 않도록 할 수 있는 방법들 및 재료들을 갖는 것이 바람직할 것이다. 이러한 과제에 대한 해결책은 적층된 LCP 층들의 생산의 복잡성을 감소시키고 동시에 생산 비용들을 감소시킬 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 LCP 층들의 복합 적층체들을 함유하는 디바이스의 제조를 단순화하기 위한 방법 및 관련 재료들을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 상기 방법들 및 재료들로 제조될 수 있는 디바이스들을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 방법에서 적어도 하나의 LCP 함유 층은 중합성 액정들 및 하나 이상의 광 배향성 물질들을 포함하는 조성물로부터 형성된다. 임의의 종류의 정렬 처리가 원하는 방향 및/또는 구성으로 중합성 액정 재료를 배향시키는데 이용될 수 있다. 조성물에서의 중합성 액정의 배향이 정렬 광에 대한 노광에 의해 변화되는 전술한 종래 기술에서 공지된 방법과는 달리, 본 발명의 방법은 정렬 광에 노광되는 경우 액정 재료의 이미 설정된 배향을 변경하는 것을 방지한다. 따라서, 적어도 표면의 일 영역에서의 정렬 방향이 적어도 하나의 영역에서의 층의 상부 표면의 바로 아래에 있는 액정의 액정 방향자의 배향과는 상이하도록 정렬 광에 노광시킴으로써 상기 층의 표면에 정렬을 생성시킨다.
트위스트되지 않은 액정 층의 경우, 액정 분자들의 배향 방향은 층의 두께 방향을 따라 변하지 않는다. 그러나, 콜레스테릭 액정 층과 같은 트위스트된 액정 층의 경우, 배향 방향은 두께 방향을 따라 변한다. 층에서 액정들의 위치와 관련하여 "표면의 바로 아래"라는 용어는 표면에 가장 가까운 액정 분자들을 지칭한다. 따라서, 특정 위치에서 "표면의 바로 아래 액정들의 배향 방향"은 상기 위치에서 표면에 가장 가까운 액정 분자의 평균 배향을 지칭한다. 용어 "액정 방향자"는 "액정 분자들의 평균 배향"과 동의어로 사용된다. 액정 분자들만을 포함하는 층에 대해서는, 표면에 가장 가까운 액정 분자들이 심지어 층의 표면 내에 있다. 이 경우, 표면에 가장 가까운 액정들의 배향 방향은 표면에서 또는 표면 내에서의 배향과 동일하게 된다. 상황은 비-액정 재료를 포함하는 조성물에 대해 상이할 수 있다. 특히, 비-액정 재료가 액정 재료로부터 상분리되고 주로 층의 표면에 위치하는 경우, 층의 표면에 액정 분자들이 없을 수도 있다. 이 경우에, 표면에 가장 가까운 액정 분자들은 층의 표면까지 약간의 거리를 갖는다.
가독성의 목적을 위해, 약어 PLCPO는 중합성 액정들 및 광 배향성 ( p olymerizable l iquid c rystals and a p hoto- o rientable) 물질을 포함하는 재료를 지칭하도록 하기에서 사용된다. 따라서, PLCPO 층은 PLCPO 재료로 제조된 층이다.
정렬 광에 대한 노광에 의해 PLCPO 층의 표면에서 생성된 정렬은 액정 재료들과 같은 PLCPO 층의 상부에 증착된 슬레이브 재료로 전달될 수 있다. 놀랍게도, 배향 광에 의해 생성된 정렬은 PLCPO 층에서의 정렬된 액정들로 인한 강한 정렬 힘도 지배하며, 이는 그렇지 않은 경우 상기 언급된 US'7,364,671 B2 에 개시된 액정들을 정렬시키기에도 충분히 강하다.
PLCPO 층에서의 액정 재료의 중합은, 예를 들면, 정렬 광에 대한 노광 이전에, 노광와 동시에 또는 노광 이후에 비편광된 화학선 (actinic) 광에 대한 노광에 의해 개시될 수 있다. 바람직하게, 중합은 정렬 광에 대한 노광 이전에 개시된다. 이 경우, 조성물 내의 광 배향성 물질의 유형에 따라, 비편광된 광이 광 배향성 물질들의 실질적인 광 반응을 개시하지 않도록 주의할 수 있고, 그렇지 않은 경우 감광성 모이어티들의 수가 정렬 광에 대한 후속 노광에서 배향을 생성하기에 충분하지 않을 수 있다. 예를 들어, PLCPO 재료는, 중합성 액정 재료 및 광 배향성 물질들의 파장 감도가 다르고, 이로인해 액정 재료의 중합이 정렬 광에 요구되는 것과는 다른 파장의 광에 의해 개시될 수 있도록 설계될 수 있다. 바람직하게는, PLCPO 재료는 광개시제를 포함한다.
한편, PLCPO 재료는 정렬 광의 특정 조명 스펙트럼에 있어서 정렬 광에 대한 단일 노광이 액정 재료의 중합 및 광 배향성 물질의 배향의 생성을 동시에 개시하도록 설계될 수 있다. 재료 및 노광 파라미터들을 적절히 선택함으로써, 정렬 광에 의해 유도된 광 정렬 반응으로 인한 정렬 힘이 액정 구성을 변형시키기에 충분히 강하기 이전에 이미 배향되고 원하는 구성으로 액정 재료를 신속하게 고화시키는 것이 가능하다.
액정이 중합되기 이전에 PLCPO 층이 정렬에 노광되면 중합성 액정들의 구성을 유지하는 것이 가능하다. 이 경우, PLCPO 재료의 점도는 액정의 재배향 또는 트위스트 변형을 피할만큼 충분히 높아야한다. 이러한 목적을 위해, PLCPO 재료의 온도를 정렬 광에 대한 노광 시간으로부터 액정들이 투명 온도 이하로 중합될 때까지 유지시키는 것이 도움이 된다.
PLCPO 재료는 용매를 함유할 수 있다. 용매는 조성물의 제조 및 저장 뿐만 아니라 최적의 프린팅 및/또는 코팅 성능을 위한 점도의 적절한 조절에 도움이 될 수 있다. 용매들은, PLCPO 재료가 지지체 상에 증착된 후에, 예를 들어 가열에 의해 전형적으로 제거될 수 있다. 용매없는 PLCPO 재료는 바람직하게는 대략 실온에서 액정 상을 가져야 한다.
PLCPO 재료는 등방성 또는 이방성 형광성 및/또는 비-형광성 염료들, 이색성 염료들 및/또는 키랄 첨가제들을 더 포함할 수 있다.
염료들 또는 키랄 첨가제들 부재하에, PLCPO 재료의 배향 층은 복굴절성을 나타내고, 광학 리타더로서 작용한다.
바람직한 실시형태에서, PLCPO 재료는 광의 가시 스펙트럼의 파장 범위에서 적어도 광을 흡수하는 하나 이상의 이색성 염료들을 포함한다. 이러한 PLCPO 재료의 정렬 층은 선형 편광자로서 작용할 것이다.
또 다른 바람직한 실시형태에서, PLCPO 재료는 하나 이상의 키랄 첨가제들을 포함한다. 키랄 첨가제들은 액정이 트위스트하게 만든다. 키랄 첨가제를 포함하는 PLCPO 재료의 배향된 층에서, 좌편 또는 우편 트위스트 변형이 유도될 수 있으며, 트위스트 각도는 키랄 첨가제의 유형 및 농도 및 층 두께에 좌우된다. 예를 들어, 이러한 층에서 90°의 트위스트가 발생하면, PLCPO 층의 상부 표면의 바로 아래에 있는 액정들은 층의 하부에 있는 액정들에 대하여 90°로 배향된다. 키랄 첨가제들의 농도가 보다 높은 경우, 특정 파장 대역의 빛을 일부 반사시키는, 콜레스테릭상이 유도될 수 있다. 이 효과는 층 내의 나선형 축이 균일하게 정렬되지 않는 경우에도 발생한다. 따라서, 이것은 PLCPO 층을 증착하기 이전 또는 이후에 정렬 처리가 요구되지 않는 예이다. 나선형 축이 층의 두께 방향을 따라 균일하게 정렬되면, 콜레스테릭 구성의 특성 반사 대역 내에서, 층 평면의 법선으로부터 입사되는 광의 50% 가 반사되고 원형 편광된다. 콜레스테릭 액정상의 짧은 피치로 인해, 층의 상부 표면에서의 액정의 배향은 층 두께의 약간의 변화가 트위스트의 변화를 야기하기 때문에 균일한 방향으로 거의 배향될 수 없다.
본 발명의 내용 내에서, 콜레스테릭층의 특성은 반사된 광이 좌/우편으로 원형 편광되기 때문에 광학 이방성의 의미에 포함되어야 한다.
층의 표면뿐만 아니라 층과 조합하여 사용되는 상대적인 용어 "상부" 및 "하부"는 지지체의 위치와 관련하여 정의된다. 따라서, 층의 하부는 지지체를 대면하고, 상부측 또는 상부 표면은 각각 지지체로부터 대향한다.
본 발명의 방법에 따라 도포되고 처리된 PLCPO 층은, 액정 재료 및 그의 구성뿐만 아니라 임의의 등방성 또는 이방성 형광성 및/또는 비-형광성 염료들, 이색성 염료들 및/또는 PLCPO 재료에 포함된 키랄 첨가제들에 의해 결정되는 광학 기능을 갖는다. 광학 기능 이외에, 이러한 PLCPO 층은 슬레이브 재료들, 예를 들어 중합성 또는 비중합성 액정 재료들을 정렬하기 위한 정렬 표면을 갖는다. 종래 기술에 비해 이러한 PLCPO 층의 장점은, PLCPO 층의 상부 표면상의 정렬 광에 의해 유도된 정렬 방향이 PLCPO 층 내의 액정 재료의 임의의 배향으로부터 디커플링된다는 것이다.
본원의 내용 내에서 "중합성" 및 "중합된"이란 용어는 각각 "가교 결합성" 및 "가교 결합된"의 의미를 포함해야 한다. 마찬가지로, "중합"은 "가교 결합"의 의미를 포함해야 한다.
본원의 내용에서, "광 배향성 물질"은 정렬 광에 대한 노광시 이방성 성질이 유도될 수 있는 재료이다. 또한, 용어 "광 배향된 물질"은 정렬 광에 대한 노광에 의해 정렬된 광 배향성 물질을 지칭하는데 사용된다. 본 발명에서, 유도된 이방성은 슬레이브 재료, 특히 액정 재료에 대한 정렬 능력을 제공하는 것이어야 한다. "정렬 방향"이란 용어는 슬레이브 재료에서 유도되는 선호 방향을 지칭한다. 예를 들어, 슬레이브 재료가 액정 재료인 경우, 정렬 방향은 액정 분자들이 정렬될 수 있는 방향이다.
본 출원의 내용에서, 용어 "정렬 광"은 광 배향성 물질의 이방성을 유도할 수 있고 적어도 부분적으로 선형으로 또는 타원형으로 편광되고 및/또는 광 배향성 물질의 표면에 경사진 방향으로부터 입사하는 광을 의미한다. 바람직하게, 정렬 광은 5:1 보다 큰 편광도로 선형 편광된다. 정렬 광의 파장, 세기 및 에너지는 광 배향성 물질의 감광성에 따라 선택된다. 전형적으로, 파장은 UV-A, UV-B 및/또는 UV-C 범위 또는 가시 범위이다. 바람직하게, 정렬 광은 450 nm 미만의 파장들의 광을 포함한다. 보다 바람직하게, 정렬 광은 420 nm 미만의 파장의 광을 포함한다.
정렬 광이 선형 편광되는 경우, 정렬 광의 편광면은 정렬 광의 전파 방향 및 편광 방향에 의해 정의된 평면을 의미한다. 정렬 광이 타원형으로 편광된 경우, 편광면은 광의 전파 방향 및 편광 타원의 장축에 의해 정의된 평면을 의미한다.
광 정렬 (photo-alignment), 광 정렬성 (photo-alignable) 및 광 정렬된 (photo-aligned) 이라는 용어는 광 배향 (photo-orientation), 광 배향성 (photo-orientable), 및 광 배향된 (photo-oriented) 이라는 용어와 각각 동의어로 사용된다.
본 발명은 첨부된 도면에 의해 더 설명된다. 다양한 도면들은 반드시 일정한 비율로 그려진 것은 아님을 이해해야 한다.
도 1 은 2개의 배향 층 사이에 LCP 층이 샌드위칭되는 최신 LCP 스택 상태의 예를 도시한다.
도 2 는 중합 및 정렬 광에 노광된 PLCPO 층이 슬레이브 재료에 정렬을 제공하는 본 발명에 따른 간단한 스택을 도시한다.
도 3 은 2 개의 LCP 층들이 서로 위에 적층되는 최신 LCP 스택 상태의 예를 도시한다. 각각의 LCP 층은 별도의 정렬 층에 의해 정렬된다.
도 4 는 슬레이브 재료의 층이 PLCPO 층에 의해 정렬되는 층 스택을 도시한다.
도 5 는 2개의 PLCPO 층들을 포함하는 소자를 도시하며, 제 2 PLCPO 층의 액정들은 제 1 PLCPO 층의 표면에 유도된 정렬에 의해 배향된다.
도 6 은 PLCPO 층들이 다른 PLCPO 층의 정렬 정보에 의해 정렬되고 다음 PLCPO 층에 정렬 정보를 제공하는 4개의 PLCPO 층을 포함하는 소자를 도시한다.
도 7 은 예 2 에서 제조된 층 구조물의 무채색 (achromatic) 광학 특성을 도시한다.
도 8 은 예 4 에서 제조된 층 구조물의 무채색 광학 특성을 도시한다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 정렬된 LCP 층들의 스택을 제조하는 방법이 제공된다.
본 발명의 방법은
- 중합성 액정들 및 광배향성 물질 (PLCPO (polymerizable liquid crystals and a photo-orientable) 재료) 을 포함하는 조성물을 제공하는 단계
- 지지체 상에 PLCPO 재료의 층을 형성하는 단계
- 선택적으로, PLCPO 층의 액정 재료에 대해, 필요한 경우, 정렬 처리를 적용하는 단계
- PLCPO 층에서의 중합성 액정들의 중합을 개시하는 단계
- 슬레이브 재료를 위해 층의 상부 표면 상에 정렬을 생성시키기 위해 PLCPO 층을 정렬 광에 노광시키는 단계로서, 적어도 상부 표면의 하나의 영역에서의 생성된 정렬 방향이 적어도 하나의 영역에서의 층의 상부 표면의 바로 아래에 있는 액정들의 액정 방향자의 배향과는 상이한, 상기 노광시키는 단계를 포함한다.
중합성 액정들을 중합시키는 단계 및 정렬 광에 대한 노광 단계는 임의의 순서일 수 있다. 중합은 정렬 광에 대한 노광 이전에 또는 노광 이후에 개시될 수 있다. 방법의 특별한 실시형태에서, 중합 및 정렬의 생성은 정렬 광에 대한 노광의 단일 단계에서 달성된다. 어떤 경우에도 액정은 정렬 광에 대한 노광 동안 그 구성을 유지하도록 주의해야 한다. 바람직하게는, 이것은 PLCPO 층을 정렬 광에 노광시키기 전에 액정들을 중합시킴으로써 수행된다.
액정이 중합되기 전에 PLCPO 층이 정렬 광에 노광된다면, 정렬 광이 액정의 재배향 및 트위스트 변형을 유도하지 않도록 주의해야 한다. 이러한 목적을 위해, PLCPO 재료의 온도를 정렬 광에 대한 노광 시간으로부터 액정들이 중합될 때까지 PLCPO 재료의 클리어링 (clearing) 온도 이하로 유지시키는 것이 도움이 된다. 바람직하게는, PLCPO 재료의 온도는 정렬 광에 대한 노광 시간으로부터 액정들이 중합될 때될 때까지 PLCPO 재료의 클리어링 온도보다 5 ℃ 또는 10 ℃ 미만의 아래이다. 더욱 바람직하게는 PLCPO 재료의 온도는 클리어링 온도보다 20℃, 30℃ 또는 40℃ 미만의 아래이며, 그리고 가장 바람직하게는 PLCPO 재료의 온도는 클리어링 온도보다 50℃, 60℃ 또는 70℃ 미만의 아래이다. 더욱 바람직한 것은 PLCPO 재료의 온도가 실온에 가깝다는 것이다. 특히 바람직한 것은 온도가 50℃ 미만이고, 보다 바람직한 것은 40℃ 미만이고, 가장 바람직한 것은 30℃ 미만이다.
바람직하게는, 정렬 광의 작용에 의해 PLCPO 층에서의 액정들의 재배향이 방지되는데, 이는 PLCPO 층 내의 액정들의 배향이 정렬 광에 대한 노광에 의해 변경되지 않는 것을 의미한다.
상기 방법의 바람직한 실시형태에서, 틸트된 정렬을 생성하기 위해, 예를 들어 액정들에 대한 프리틸트 각을 제공하기 위해, 정렬 광은 PLCPO 층의 표면에 대해 경사진 방향으로부터 조사된다.
PLCPO 층의 전체 영역이 정렬 광에 노광되면, 일축 정렬이 발생한다. 예를 들어, 포토 마스크에 의해 소정 영역을 커버함으로써 또는 원하는 영역만을 광빔으로 스캐닝함으로써, PLCPO 층의 일부만이 정렬 광에 노광되도록 정렬 광이 형상화된다. 후속 노광 단계들은 PLCPO 층 상에 배향 패턴을 생성하기 위해 정렬 광의 상이한 편광면이 부가될 수 있다. 포토 정렬에 의해 정렬 패턴을 생성하는 것으로 알려진 임의의 다른 방법은 또한, 공간적으로 변조된 편광면을 이용한 정렬 광에 대한 노광을 포함하여 사용될 수 있다. 그 결과, PLCPO 층의 표면에 복수의 배향 방향들이 생성될 수 있다. 바람직한 상대 방향들은 0°, 45°, 90°, 135° 이다. 다른 영역에서의 바람직한 방향들의 조합들은 0°와 45°, 0°와 90°, 45°와 135° 이다.
PLCPO 층의 액정 재료는 정렬 광에 대한 노광없이 PLCPO 표면에서 정렬 능력을 제공하기 때문에, 정렬 광에 특정 영역을 선택적으로 노광시킴으로써 배향 패턴을 생성할 수 있다. 노광 이후, 노광 영역의 배향 방향은 노광 에너지 및 정렬 광의 편광면과 같은 노광 조건에 의해 정의되는 반면, 비노광 영역에서의 정렬 방향은 PLCPO 층의 중합된 액정 재료의 배향 방향에 의해 정의된다. 정렬 광이 경사 방향으로부터 조사되는 경우, 포토 정렬에 의해 제어되는 노광 영역들에서는 틸트된 배향을 생성시키는 것이 가능한 반면, 비노광 영역들은 중합된 액정 재료의 배향에 의해 제어되는 틸트된 또는 틸트되지 않은 배향을 가질 수 있다.
전술한 바와 같이, PLCPO 층은 정렬 광에 대한 노광 이전에 이미 정렬 능력들을을 제공한다. 따라서, 정렬 광에 대한 노광시 유도된 정렬 힘은 PLCPO 층에서의 배향된 액정들에 의해 제공된 정렬 힘과 경쟁한다. 따라서, 정렬 광의 노광량에 의해 2 개의 정렬 힘들 사이의 밸런스를 조정할 수 있다. 이것은 결과적인 정렬 방향이 정렬 광의 노광량의 함수로서 변하는 효과가 있다. 본 발명의 바람직한 실시형태에서, 상기 방법은 동일한 편광면이지만 상이한 에너지로 광을 정렬하여 PLCPO 층의 상이한 존을 조사하는 단계를 포함한다. 이는 포토 마스크들을 이용한 다중 노광, 그레이 스케일 마스크를 통한 단일 노광, 공간적 강도 변조된 정렬 광의 투사 또는 원하는 존들로의 광 빔의 스캐닝과 같은 여러가지 알려진 방법들에 의해 수행될 수 있다.
지지체는 단단하거나 유연할 수 있으며 임의의 형태 또는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어 지지체는 복잡한 표면들을 가진 바디일 수 있다. 원칙적으로 지지체는 모든 재료로 구성될 수 있다. 바람직하게, 지지체는 플라스틱, 유리 또는 금속을 포함하거나 또는 실리콘 웨이퍼이다. 지지체가 가요성인 경우, 지지체는 플라스틱 또는 금속 호일인 것이 바람직하다. 바람직하게, 지지체의 표면은 편평하다. 일부 애플리케이션에서, 지지체는 지형상의 (topographical) 표면 구조물들, 예컨대 마이크로 렌즈 또는 마이크로 프리즘과 같은 마이크로 구조물, 또는 형상의 급격한 변화들을 나타내는 구조물들, 예컨대 직사각형 구조물을 포함할 수 있다. 바람직하게, 지지체는 투명하다.
지지체는 PLCPO 재료의 증착 동안에 이동할 수 있다. 예를 들어, PLCPO 재료의 층은 연속 롤투롤 프로세스에서 바람직하게 플라스틱 또는 금속인 이동하는 가요성 호일 상에 재료 조성물을 증착하여 제조될 수 있다. 그후, 생성된 필름은 지지체 호일과 함께 롤 상에 권취되거나 또는 그 필름은 지지체로부터 이형되어 그후 지지체없이 자립성 필름으로서 권취될 수 있다.
지지체는 유기층, 유전체층 또는 금속층과 같은 추가 층을 가질 수 있다. 상기 층들은 상이한 기능들을 가질 수 있는데, 예를 들어, 유기 층은 프라이머 층으로서 코팅될 수 있으며, 이는 지지체로 코팅될 재료의 상용성을 증가시킨다. 금속층들은 예를 들어 디스플레이들과 같은 전기광학 디바이스들에 사용될 때 전극들로 사용될 수 있거나 리플렉터 (reflector) 로서의 기능을 가질 수 있다. 지지체는 또한 예를 들어 박막 트랜지스터들, 전극들 또는 컬러 필터들을 포함할 수 있는 LCD 용 기판과 같은 특정 기능들을 갖는 광학 소자 또는 디바이스일 수 있다. 또 다른 예에서, 지지체는 OLED 층 구조물을 포함하는 디바이스이다. 지지체는 또한 리타더 필름, 편광자, 예컨대 편광 필름 또는 시트 편광자, 반사 편광자, 예컨대 시판되는 VikuityTM DBEF 필름일 수 있다.
PLCPO 층은 압출, 캐스팅, 몰딩 또는 2D-또는 3D-프린팅 또는 코팅과 같은 임의의 적합한 방법에 의해 지지체에 도포될 수 있다. 적합한 코팅 방법은 예를 들어 스핀 코팅, 블레이드 코팅, 나이프 코팅, 키스 롤 코팅, 다이 코팅, 침지, 브러싱, 바를 이용한 캐스팅, 롤러 코팅, 유동 코팅, 와이어 코팅, 스프레이 코팅, 딥 코팅, 커튼 코팅, 에어 나이프 코팅, 리버스 롤 코팅, 그라비어 코팅, 미터링 로드 (메이어 바 (Meyer bar)) 코팅, 슬롯 다이 (익스트루젼 (Extrusion)) 코팅, 롤러 코팅, 플렉소 (flexo) 코팅이다. 적합한 프린팅 방법은 실크 스크린 프린팅, 릴리프 프린팅, 예컨대 플렉소그래픽 프린팅, 제트 프린팅, 인타글리오 프린팅, 예컨대 디렉트 그라비어 프린팅 또는 오프셋 그라비어 프린팅, 리소그래픽 프린팅, 예컨대 오프셋 프린팅, 또는 스텐실 프린팅, 예컨대 스크린 프린팅을 포함한다.
PLCPO 재료의 층은 지지체의 전체 표면을 커버할 필요는 없다. 그 대신에, 층은 패턴의 형태로, 예를 들어 프린팅에 의해 도포될 수 있거나, 또는 증착 후에 패턴의 형태를 갖도록, 예를 들어 포토리소그래픽 방법에 의해 처리될 수 있다.
PLCPO 층의 광 배향성 물질의 주요 목적은 PLCPO 층의 상부 표면에서 정렬을 생성시키는 것이므로, 광 배향성 물질이 층의 두께 방향을 따라 균등하게 분포될 필요는 없다. 따라서, 광 배향성 물질의 양과 다른 화합물(들)의 양의 비는 바람직하게는 층의 두께 방향을 따라 변하며, 이는 두께 방향을 따라 광 배향성 물질의 농도 구배가 있음을 의미한다. 바람직하게, 광 배향성 물질의 농도는 층의 중앙보다 PLCPO 층의 상부 표면에서 더 높다. 보다 바람직하게는, 광 배향성 물질 및 중합성 액정들은 상분리된다. 바람직하게는, 상분리된 광 배향성 물질은 중합성 액정들의 위 및/또는 아래의 층으로서 배열된다.
PLCPO 층에서의 액정들의 정렬은 액정들을 정렬시키기 위한 임의의 알려진 수단에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어, 지지체는 정렬 표면을 가질 수 있으며, 이는 표면이 액정들을 정렬시키기 위한 능력을 가지고 있다는 것을 의미한다. 지지체는 추가 처리없이 이미 정렬을 제공할 수도 있다. 예를 들어, 플라스틱 기판이 지지체로서 사용되는 경우, 플라스틱 기판은 제조 방법으로 인해, 예를 들어 기판의 압출 또는 연신으로 인해 표면 상에 정렬을 제공할 수 있다. 또한, 지지체를 브러시하거나 지향성 마이크로구조물을 임프린트하여 정렬 기능을 생성시키는 것도 가능하다. 대안적으로, 재료의 박층이 정렬 성능과 관련하여 특별히 설계된 지지체 상에 코팅될 수 있다. 이 층은 또한 예를 들어 임프린팅에 의해 표면 상에 지향성 마이크로구조물을 갖도록 브러시되거나 또는 처리될 수 있다. 박층이 광 배향성 물질을 포함하는 경우, 정렬 광에 대한 노광에 의해 정렬이 생성될 수 있다.
기판의 정렬 표면은 PLCPO 층에서의 액정들에 대한 배향 패턴을 정의하기 위해 정렬 방향들의 패턴을 나타낼 수 있다. 바람직하게는, 광 배향성 물질을 포함하는 정렬 층은 이 목적을 위해 사용되며 정렬 패턴은 상이한 편광면들의 정렬 광에 대한 선택적 노광에 의해 생성된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, PLCPO 층에서의 액정들의 정렬은 중합성 액정들의 중합 이전에 정렬 광에 대한 노광에 의해 생성된다. 이것은 PLCPO 재료가 광 배향성 물질을 포함하기 때문에 가능하다. 따라서, PLCPO 층에서의 액정들의 배향에 어떠한 추가 정렬 층도 요구되지 않기 때문에, LCP 층들의 스택을 제조하기 위해 필요한 층들의 추가 감소가 초래된다. 기판 상에 추가 포토 정렬 층이 있는 경우와 유사하게, PLCPO 재료에서 액정들에 대한 배향 패턴을 생성시키기는 것이 본 방법에서도 가능하다. 정렬 광은 PLCPO 층의 상부측에 조사될 수 있다. 이 경우, PLCPO 층의 상부 표면 상에 정렬을 제공하는데 필요한, 본 발명의 방법에 따라 이후의 광 정렬 반응에 이용가능하게 하기 위해, 충분한 양의 감광성 모이어티들이 PLCPO 층의 상부 표면에 가까이 남아 있음에 주의할 수 있다. 예를 들어, 상이한 파장 민감성을 가지며 그리고 적절한 파장 스펙트럼을 갖는 각각 상이한 정렬 광을 사용함으로써 선택적으로 활성화될 수 있는, 2 개의 상이한 광 배향성 물질들이 PLCPO 재료에 포함될 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 지지체는 정렬 광에 대해 적어도 부분적으로 투명하고 정렬 광은 지지체를 통해 PLCPO 층의 하부측에 조사된다. 이 목적을 위해, 지지체는 유리판 또는 플라스틱 필름과 같은 플라스틱 기판인 것이 바람직하다. 바람직하게, 기판은 낮은 광학 복굴절을 갖는다. 바람직하게, 기판의 면내 광학 리타던스는 100 nm 미만, 보다 바람직하게는 50 nm 미만, 가장 바람직하게는 20 nm 미만이다.
광 배향에 의해 PLCPO 층 내부의 액정들을 정렬시키는 상기 방법에서, 정렬 광에 대한 노광 이전, 그 동안 또는 그 이후에 PLCPO 재료의 온도를, 예를 들어, PLCPO 재료의 클리어링 온도의 바로 아래 또는 위의 온도까지 증가시킴으로써 액정 배향을 지지하는 것이 도움이 된다.
PLCPO 재료에서의 액정들에 정렬을 제공하기 위한 상기 방법들 중 어느 하나에서, PLCPO 재료의 증착 후에 PLCPO 층의 온도를 증가시키는 것이 도움이 될 수 있다.
상술한 변형예들 중 어느 하나에 더하여, 본 발명의 방법은 PLCPO 층의 정렬된 표면의 상부에 슬레이브 재료를 도포하는 단계를 포함할 수 있다.
본 출원의 문맥에서, "슬레이브 재료"는 광 배향 재료와의 접촉시 이방성을 설정하는 능력이 있는 임의의 재료를 지칭한다.
용어 "이방성의 (anisotropic)" 및 "이방성 (anisotropy)" 은, 광 흡수, 복굴절, 전기 전도성, 분자 배향, 다른 재료들의 예를 들면, 액정들에 대한 배향 속성, 또는 기계적 속성, 예컨대 탄성 계수를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 슬레이브 재료가 가시광에 대해 광 흡수 이방성을 나타내는 경우, 선형 편광자로서 작용할 수 있다. 용어 "정렬 방향"은 이방성의 특성의 대칭축을 참조해야 한다.
슬레이브 재료는 중합성 및/또는 비중합성 화합물들을 포함할 수 있다.
슬레이브 재료는 용매를 이용하여 또는 용매없이 코팅 및/또는 프린팅에 의해 도포될 수 있고, 그리고 PLCPO 층의 전체 영역 상에 또는 그 일부에만 도포될 수 있다. 바람직하게, 이 방법은 슬레이브 재료를 PLCPO 층에 도포하기 이전 또는 이후에 슬레이브 재료를 가열하는 것을 포함한다. 상기 방법은 또한 열 처리 또는 화학선 (actinic) 광에의 노광에 의해 슬레이브 재료에서 중합을 개시하는 단계를 포함할 수 있다. 슬레이브 재료의 성질에 따라, 질소와 같은 비활성 분위기하에서 또는 진공하에서 중합을 수행하는데 도움이 될 수 있다. 슬레이브 재료는 등방성 또는 이방성 염료들 및/또는 형광 염료들을 함유할 수 있다.
바람직하게, 슬레이브 재료는 자기 조직화 재료이다. 보다 바람직하게 슬레이브 재료는 액정 재료이고, 특히 바람직하게 슬레이브 재료는 액정 폴리머 (LCP) 재료이다.
본 출원의 내용 내에서 사용된 액정 폴리머 (LCP) 재료는 액정 모노머들 및/또는 액정 올리고머들 및/또는 액정 폴리머들 및/또는 가교 결합된 액정들을 포함하는 액정 재료를 의미해야 한다. 액정 재료가 액정 모노머들을 포함하는 경우, 이러한 모노머들은 전형적으로 예를 들어 정렬 층과의 접촉으로 인해 LCP 재료에 이방성이 생성된 이후에 중합될 수 있다. 중합은 열 처리 또는 바람직하게는 자외선을 포함하는 화학선 (actinic) 광에 대한 노광에 의해 개시될 수 있다. LCP 재료는 단일 유형의 액정 화합물만을 포함할 수 있지만, 추가의 중합성 및/또는 비중합성 화합물을 포함할 수도 있으며, 여기서 모든 화합물이 액정 화합물이어야 하는 것은 아니다. 또한, LCP 재료는 광 개시제, 억제제, 키랄 첨가제, 등방성 또는 이방성의 형광 및/또는 비형광 염료, 특히 이색성 염료를 포함하지만 이에 한정되지 않는 첨가제를 함유할 수 있다.
적합한 액정 모노머들 또는 프레폴리머들은, 예를 들어, WO2005/105932, WO2005/054406, WO2004/085547, WO2003/027056, US2004/0164272, US6746729, US6733690, WO2000/48985, WO2000/07975, WO2000/04110, WO2000/05189, WO99/37735, US6395351, US5700393, US5851424 및 US5650534 호에 개시되어 있다. 바람직한 액정 모노머들 또는 프레폴리머들은 중합성 기들을 가지며, 이는 아크릴레이트 또는 디아크릴레이트, 메타크릴레이트, 디메타크릴레이트, 알릴, 비닐 또는 아크릴아미드이다.
또 다른 바람직한 실시형태에서, 슬레이브 재료는 제 2 PLCPO 층을 형성하는 PLCPO 재료이다. 이후, 이 상부 PLCPO 층에서의 액정들은 하부 PLCPO 층의 정렬된 표면에 의해 정렬된다. 중합성 액정들의 중합 및 정렬 광에 대한 노광에 의한 상부 PLCPO 층 표면에서의 정렬의 생성은 하부 PLCPO 층에 대해 전술한 바와 같은 상이한 방법 및 재료의 변형예를 포함하여 동일한 방식으로 수행될 수 있다. 정렬은 제 2 PLCPO 층의 상부 표면에서 생성되기 때문에, 슬레이브 재료의 다른 층이 상부에 도포될 수 있다. 따라서, 슬레이브 재료의 제 2 층은 전술한 바와 동일한 이유 때문에 별도의 정렬 층을 필요로 하지 않는다. 동일하거나 상이한 재료 조성물들은 제 1 및 제 2 PLCPO 층에 사용될 수 있다. 예를 들어, 제 1 PLCPO 층은 이색성 염료들을 포함하여 선형 편광자로서 작용할 수 있고, 제 2 PLCPO 층은 키랄 첨가제를 포함하여 콜레스테릭 액정층으로서 작용할 수 있다. 다른 예에서, 제 1 층은 리타더 (retarder) 로서 작용하는 반면, 제 2 PLCPO 층은 이색성 염료들을 선형 편광자로서 작용한다. 제 1 및 제 2 PLCPO 층의 어느 하나에서의 액정들은 균일하게 정렬될 수 있거나, 또는 국부적으로 상이한 배향 방향들을 가질 수 있다.
동일한 방식으로, 제 3 PLCPO 층은 제 3 PLCPO 층에 대한 정렬 정보를 제공하는 제 2 PLCPO 층의 상부에 도포될 수 있다. 다른 PLCPO 층들은 유사한 방식으로 도포될 수 있다. 서로 적층된 PLCPO 층들의 수에는 제한이 없다. 많은 수의 배향된 액정 층들을 요구하는 스택들은 본 발명의 방법으로부터 최고의 혜택을 가지는데, 제 1 PLCPO 층의 상부에 적층된 LCP 또는 PLCPO 층들과 같은 슬레이브 재료들의 각각이 이 방법을 사용하지 않는 경우 추가 정렬 층을 필요로 할 수 있기 때문이다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 본 발명에 따른 방법들 및 디바이스들에서 사용하기 위한 중합성 액정들 및 하나 이상의 광 배향성 물질들을 포함하는 재료 조성물이 제공된다.
PLCPO 재료는 한 종류 초과의 광 배향성 물질을 포함할 수도 있다.
PLCPO 재료는 광개시제 및/또는 개시제, 광 안정제, 등방성 또는 이방성 형광 및/또는 비-형광 염료들, 이색성 염료들 및/또는 키랄 첨가제들 뿐만 아니라 레올로지 특성들 또는 접착성을 개선하기 위한 다른 첨가제들을 더 포함할 수 있다.
중합성 액정들의 합에 대한 광 배향성 물질의 합의 중량비가 0.5 미만인 PLCPO 재료들이 바람직하고, 0.2 미만인 것이 보다 바람직하고, 0.1 미만인 것이 가장 바람직하다. PLCPO 층의 두께에 따라, PLCPO 재료 중의 광 배향성 물질의 중량비는 5% 미만, 1 wt% 미만 또는 심지어 1 wt% 미만일 수 있다. 극단적인 경우, 충분한 정렬 특성들을 여전히 달성하기에는 0.01 wt% 의 광 배향성 물질이면 된다. 바람직하게, 광 배향성 물질은 상 분리를 지지하기 위해 플루오르화된 및/또는 실록산 모이어티들을 포함하고 및/또는 폴리실록산이다. 바람직하게, 광 배향성 물질은 폴리머이고 측쇄에 플루오르화된 모이어티들을 포함한다. 광 배향성 폴리실록산의 예들은 WO2017/081056 에 개시되어 있다. 플루오르화된 모이어티들을 포함하는 광 배향성 물질들은 예를 들어 US 8,173,749 B, US 2011/0 065859 A1, US 2012/0316317 A1, US 9,097,938 B2, US 2016/0083655 A1, US 2016/0271894 A1에서 찾을 수 있다. 이들 특허 및 특허 출원들은 플루오르화된 물질들에 관해서 참고 문헌으로 포함된다. 상기 특허들 및 특허 출원들의 예들에서의 플루오르화된 모이어티들은 주로 중합체의 측쇄의 일부이다. 따라서, 이들 측쇄들은 상 분리에 강하게 영향을 미친다. 따라서 본 발명의 목적을 위해, 다른 주쇄 구조물들은 상기에 열거된 특허들에서 예시하는 특정 주쇄 구조들 이외에 다른 주쇄 구조들이 플루오르화된 측쇄 구조들과 조합하여 사용될 수 있다. 바람직한 실시형태에서, PLCPO 재료는 2가지 상이한 종류들의 광 배향성 물질들을 포함하며, 여기서 이들 중 하나는 PLCPO 층의 상부 표면으로 이동하는 경향이 있고 다른 것은 층의 하부로 이동하는 경향이 있다.
바람직하게, PLCPO 재료는 아래의 예들에서 설명되는 하나 이상의 광 배향성 물질들 PA2, PA3 또는 PA4 중 하나 이상을 포함한다.
이 상 분리를 지원하기 위해, 광 배향성 물질과 중합성 액정 재료는 광 배향성 물질 및 액정 분자들의 모노머 쌍극자 모멘트들이 서로 상이하도록 선택될 수 있다. 모노머 쌍극자 모멘트는 모노머의 쌍극자 모멘트를 지칭하거나 또는 폴리머, 올리고머 및 프레폴리머인 경우에는 이러한 폴리머, 올리고머 및 프레폴리머 각각의 모노머 단위들의 쌍극자 모멘트를 지칭한다. 바람직하게, 모노머의 쌍극자 모멘트들은 0.5 Debye 초과만큼, 더 바람직하게는 1 Debye 초과만큼, 가장 바람직하게는 1.5 Debye 초과만큼 상이하다.
PLCPO 재료에서의 광 배향성 물질은 임의의 종류의 감광성 재료일 수 있고, 여기서 슬레이브 재료의 정렬 특성들을 제공하는 이방성 특성들은 광 반응 메카니즘과는 독립적으로 정렬 광에 대한 노광시 생성될 수 있다. 따라서, 적합한 광 배향성 물질들은 예를 들어 정렬 광에 대한 노광시 이방성이 광 이량화, 광 분해, 트랜스-시스 이성화 또는 포토-프라이 (photo-fries) 재정렬에 의해 유도되는 재료들이다. 바람직한 PLCPO 재료들은 광 배향성 물질을 포함하며, 이 물질에서 광 이량화가 정렬 광에 대한 노광시 개시될 수 있다.
상술된 바와 같이 광 배향성 물질들은 정렬 광에 대한 노광시 바람직한 방향을 개발함으로써 이방성을 생성할 수 있는 광 배향성 모이어티들을 포함한다. 이러한 광 배향성 모이어티들은 바람직하게는 이방성 흡수 특성을 갖는다. 전형적으로, 이러한 모이어티들은 230 내지 500 nm의 파장 범위 내에서 흡수를 나타낸다. 바람직하게 광 배향성 모이어티들은 300 내지 450 nm의 파장 범위의 광을 흡수하고, 더 바람직한 모이어티들은 310 내지 380 nm의 파장 범위에서 흡수한다.
바람직하게 광 배향성 모이어티들은 탄소-탄소, 탄소-질소 또는 질소-질소 이중 결합들을 갖는다.
예를 들어, 광 배향성 모이어티들은 치환 또는 비치환된 아조 염료들, 안트라퀴논, 쿠마린, 메리시아닌, 2-페닐아조티아졸, 2-페닐아조벤즈티아졸, 스틸벤, 시아노스틸벤, 플루오로스틸벤, 신남모니트릴, 칼콘, 신나메이트, 시아노신나메이트, 스틸바졸륨, 1,4-비스(2-페닐에틸레닐)벤젠, 4,4'-비스(아릴아조)스틸벤, 페릴렌, 4,8-디아미노-1,5-나프토퀴논 염료들, 아릴옥시카르복실산 유도체들, 아릴에스테르, N-아릴아미드, 폴리이미드, 예를 들어 치환된 벤조페논, 벤조페논 이민, 페닐히드라존 및 세미카르바존과 같은 2 개의 방향족 고리들과 함께 케톤 모이어티들 또는 케톤 유도체를 갖는 디아릴 케톤이다.
상기 열거된 이방성 흡수 재료들의 조제는 예를 들어 Hoffman 등의 미국 특허 4,565,424 호, Jones 등의 미국 특허 4,401,369 호, Cole, Jr 등의 미국 특허 4,122,027 호, Etzbach 등의 미국 특허 4,667,020 호, 및 Shannon 등의 미국 특허 5,389,285 호에 개시되어 있다.
바람직하게, 광 배향성 모이어티들은 아릴아조, 폴리(아릴아조), 스틸벤, 시아노스틸벤, 신나메이트 또는 칼콘을 포함한다.
광 배향성 물질은 특히 모노머, 올리고머 또는 폴리머일 수 있다. 광 배향성 모이어티들은 예를 들어 폴리머 또는 올리머의 주쇄 또는 측쇄 내에서 공유 결합될 수 있거나 또는 중합성이 없는 모노머 또는 다른 화합물들의 일부일 수도 있다. 광 배향성 물질은 또한 상이한 종류의 광 배향성 모이어티들을 포함하는 코폴리머일 수 있거나 또는 광 배향성 모이어티들이 있거나 없는 측쇄들을 포함하는 코폴리머일 수도 있다.
폴리머들은 예를 들어 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리이미드, 폴리우레탄, 폴리아미드산, 폴리말레인이미드, 폴리-2-클로로아크릴레이트, 폴리-2-페닐아크릴레이트; 비치환 또는 C1-C6 알킬 치환된 폴리아크릴아미드, 폴리메타크릴아미드, 폴리-2-클로로아크릴아미드, 폴리-2-페닐아크릴아미드, 폴리에테르, 폴리비닐에테르, 폴리에스테르, 폴리비닐에스테르, 폴리스티렌 유도체, 폴리실록산, 폴리아크릴산 또는 폴리메타크릴산의 직쇄 또는 분지쇄 알킬 에스테르; 1-20개의 탄소 원자를 갖는 폴리페녹시알킬아크릴레이트, 폴리페녹시알킬메타크릴레이트, 폴리페닐알킬메타크릴레이트; 폴리아크릴니트릴, 폴리메타크릴니트릴, 시클로올레핀산 폴리머, 폴리스티렌, 폴리-4-메틸스티렌 또는 이들의 혼합물을 나타낸다.
광 배향성 물질은 또한 감광제, 예를 들어 케토쿠마린 및 벤조페논을 포함할 수 있다.
또한, 미국 특허 US 5,539,074, US 6,201,087, US 6,107,427, US 6,632,909 및 US 7,959,990 에 바람직한 광배향성 모노머들 또는 올리고머들 또는 중합체들이 기재되어 있다.
본 발명의 제 3 양태애 따르면, 본 발명에 따른 방법 및 관련 재료들을 사용하여 만들어진 이방성층들의 스택들이 제공된다.
도 1 은 상기 언급된 US'6,717,644B2 로부터 공지된 종래 기술의 층 구조물 (1) 을 도시하며, 이 층 구조물에서 액정 폴리머 층 (13) 이 기판 (11) 상의 정렬 층 (12) 에 의해 정렬되어 있다. LCP 층 (13) 상부의 제 2 정렬 층 (14) 은 액정 재료에 정렬을 제공한다. 적어도 하나의 영역에서, 층 (14) 에 의해 제공된 정렬 방향은 상기 영역 아래 지역에서의 액정 층 (13) 의 배향 방향과 상이하다.
본 발명에 따르는 도 2 의 구조물 (2) 은 도 1 의 종래 기술의 구조물과 동일한 특성들을 달성하기 위해서 기판 (21) 상부에 2개 층만을 필요로 한다. 기판 상부의 정렬 층 (22) 은 PLCPO 층 (23) 에서의 액정 재료들을 배향한다. 스택 (2) 은 본 발명의 방법에 따라 제조되었다. 따라서, 층 (23) 의 상부 표면은 적어도 하나의 영역에서 층 (23) 에 의해 제공된 정렬 방향이 상부 표면의 바로 아래 층 (23) 에서의 액정 배향과 상이하도록 슬레이브 재료에 대한 정렬을 제공한다. 층 (23) 에서의 액정들은 국부적으로 상이한 정렬을 가질 수 있다. 또한 PLCPO 층 (23) 표면 상의 정렬은 층 (23) 내부의 액정들의 배향 변형에 의해 정의된 것과 동일할 필요가 없는 배향 패턴의 형태일 수 있다. 층 (23) 의 제조에 사용된 PLCPO 재료의 조성물에 따라, 예를 들어, 층 (23) 은 복굴절일 수 있거나, 편광자로서 작용할 수 있거나, 트위스트될 수 있거나 또는 콜레스테릭일 수 있다. 정렬 층 (22) 은 PLCPO 층 내의 중합성 액정들을 정렬시키는 다른 수단이 더욱 상술한 바와 같이 사용될 수 있기 때문에 반드시 필요한 것은 아니다. 가장 간단한 경우, 본 발명에 따른 구조물은 지지체 (21) 상의 단일 층 (23) 으로 이루어진다. 지지체는 전술한 바와 같이 유기, 유전체 또는 금속층과 같은 부가적인 층을 가질 수 있다.
바람직하게, PLCPO 층은 복굴절성이 있고 광학 리타더의 기능을 갖는다. 대부분의 애플리케이션의 경우, 광학 리타데이션은 10 nm보다 크다. 바람직하게, 리타데이션은 50 nm보다 높고, 더욱 바람직하게는 100 nm보다 높다. 특히, PLCPO 층은 1/4 파장 또는 1/2 파장 리타더로서 작용할 수 있다.
PLCPO 층에서의 전형적인 재료들의 경우, PLCPO 층의 두께는 100 nm 보다 크고, 바람직하게는 500 nm 보다 크고, 보다 바람직하게는 1 ㎛ 보다 크다. 일부 애플리케이션의 경우, PLCPO 층의 두께는 2 ㎛ 보다 크거나 또는 심지어는 3 ㎛ 보다 크다.
바람직하게, 광 배향성 물질의 양 대 다른 화합물(들)의 양의 비는 바람직하게 층 (23) 의 두께 방향에 따라 변하며, 이것은 두께 방향에 따라 광 배향성 물질의 농도 구배가 있다는 것을 의미한다. 바람직하게, 광 배향성 물질의 농도는 층의 중앙보다 PLCPO 층의 상부 표면에서 더 높다. 보다 바람직하게, 광 배향성 물질 및 중합된 액정들은 상 분리된다. 바람직하게, 상 분리된 광 배향성 물질은 중합된 액정들의 위 및/또는 아래의 층으로서 배열된다. 바람직하게, 광 배향성 물질은 농도 구배 또는 상 분리를 지지하기 위해 플루오르화된 및/또는 실록산 모이어티들 및/또는 폴리실록산을 포함한다.
배향 층 (22) 이 있거나 없는 상기한 바와 같은 구조물 (2) 은, 예를 들면, 단일의 픽셀 셀들을 포함하는 액정 디스플레이들의 기판으로서 사용될 수 있으며, 여기서 층 (23) 은 편광자 또는 리타더 또는 트위스트된 리타더 또는 클레스테릭 층의 광학 기능을 갖는 한편 층 (23) 의 표면은 액정 셀에 채워질 스위칭가능한 액정들에 정렬을 제공한다. 다른 애플리케이션들에서, 구조물 (2) 은 예를 들어 액정 중합체 재료들이 코팅될 수 있는 광학 필름들의 기판으로서 사용될 수 있으며, 액정 중합체 재료들은 그 후 층 (23) 의 표면에 의해 제공된 정렬 정보에 따라 정렬될 것이다.
또한 US'6,717,644B2 에 개시되고 도 3 에 도시된 종래 기술의 구조물 (3) 은 정렬 층 (14) 상부에 LCP 층 (15) 을 포함한다. 2개의 정렬 층들 (12 및 14) 은 LCP 층들 (13 및 15) 의 각각에 개별 정렬 정보를 제공할 수 있다. 이는 LCP 층들 (13 및 15) 의 반대 영역들에서 상이한 액정 배향 방향들을 갖는 것을 허용한다.
구조물 (2) 에 추가하여, 도 4 의 구조물 (4) 은 PLCPO 층 (23) 의 광 정렬된 표면과의 접촉시 슬레이 재료의 층 (25) 을 포함한다. 슬레이브 재료는 층 (23) 의 광 정렬된 표면에 의해 정렬되었다. 바람직하게, 슬레이브 재료는 LCP 재료를 포함한다. LCP 재료는 이색성 염료들 및/또는 키랄 첨가제들과 같은 첨가제들을 더 포함할 수 있다. 따라서, 층 (25) 은 복굴절성일 수 있거나, 편광자로서 작용할 수 있거나, 트위스트될 수 있거나 또는 콜레스테릭성일 수 있다. 구조물 (2) 과 관련하여 설명된 바와 같이, 정렬 층 (22) 은 선택적이다. 층 (23) 의 피쳐들은 도 2 와 관련하여 설명된 바와 같다. 층 (23) 의 제조에 사용된 PLCPO 재료의 조성물에 따라, 예를 들어, 층 (23) 은 복굴절성일 수 있거나, 편광자로서 작용할 수 있거나, 트위스트될 수 있거나 또는 콜레스테릭일 수 있다.
층 (23) 과 층 (25) 의 기능들의 임의의 조합이 가능하다. 본 발명의 바람직한 층 구조물에서, 층 (23) 은 LCP 재료를 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시형태에서, PLCPO 층 (23) 및 층 (25) 은 복굴절성이며, 리타더의 기능을 갖는다. 층들 (23 또는 25) 중 하나는 1/4 파장판에 대응하는 리타데이션을 가질 수도 있고 다른 층은 1/2 파장판에 대응하는 리타데이션을 가질 수도 있다. 양자의 리타더들의 광학 축 사이에서 적절한 각도를 예를 들어 40° 내지 70° 범위에서 선택함으로써, 주지된 컨셉들, 예를 들어 S. Pancharatnam, "Achromatic combinations of birefringent plates. Part II: An achromatic quarter-WP", Proc.Ind. Acad. Sci. 41, 137 (1955) 에 따라, 무채색 (achromatic) 리타더가 실현될 수 있다.
무채색 리타더들은 많은 애플리케이션들에서 표준 일축 리타더들을 대체할 수 있고, 리타더에 의해 제공된 광학 효과가 광의 파장과 거의 무관하게 작용하는 이점이 있다. 특히, 무채색 리타더들은 예를 들어 LCD들에서 편광된 광을 효율적으로 관리하기 위해 시판되는 VikuityTM DBEF 필름과 같은 반사 편광판과 조합될 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시형태에서, 층들 (23 또는 25) 중 하나는 리타더의 기능을 갖는 한편, 다른 층은 이색성 염료를 포함하고 선형 편광자로서 작용한다. 편광 층의 흡수 방향과 리타더 층의 광학 축 사이의 임의의 각도가 선택될 수 있다. 리타더 층이 1/4 파장 리타데이션을 갖고 광학 축이 편광 층의 흡수 방향과 45°의 각도를 만드는 경우, 2개 층들은 함께 원형 편광자로서 작용한다. 원형 편광자들은 등방성 광을 원 편광으로 변환할 수 있으며 광학 기기 및 디바이스들에 많은 애플리케이션들을 가질 수 있다. 예들로서 패시브 3D 안경 또는 반사 방지 구조물이 있으며, 이는 예를 들어 환경 광의 반사들을 방지하기 위해 OLED 디스플레이들 위에 사용된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시형태에서 층들 (23 또는 25) 중 하나는 리타더의 기능을 갖는 반면, 다른 층은 트위스트된 리타더를 위해 적절한 양의 키랄 첨가제를 포함한다. 층들의 두께들 및 트위스트 각도를 적절히 조절함으로써, 일축 리타더들의 층들을 사용하는 상기 언급된 무채색 리타더들에 대한 대안으로서 무채색 거동이 달성될 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시형태에서, 층들 (23 또는 25) 중 하나는 리타더의 기능을 갖는 한편, 다른 층은 키랄 첨가제를 포함하고 콜레스테릭 층으로서 작용한다. 리타더 층은 액정들을 포함하기 때문에 광학 축은 임의의 방향으로 국부적으로 조절될 수 있다. 리타더 층은 등방성 환경 광에서 시인되지 않지만 선형 또는 원형 편광자를 통해 엘리먼트를 분석함으로써 언제든지 시인될 수 있기 때문에, 이러한 엘리먼트들은 광학 보안 디바이스들에서 사용하기에 매력적이다.
도 5 의 구조물 (5) 에서 PLCPO 재료는 제 1 PLCPO 층 (23) 의 상부에 제 2 PLCPO 층 (26) 이 있도록 슬레이브 재료로 사용된다. PLCPO 층에서의 액정들은 층 (23) 의 광 정렬된 표면에 의해 정렬되었다. 구조물 (2) 과 관련하여 설명된 바와 같이, 정렬 층 (22) 은 선택적이다. 층 (23) 의 피쳐들은 도 2 와 관련하여 설명된 바와 같다. PLCPO 층 (26) 에서의 액정들은 PLCPO 층 (23) 의 광 정렬된 표면에 의해 정렬되었다. 층 (26) 은 또한 광 배향성 물질을 포함하기 때문에, 그 표면은 상부의 또 다른 슬레이브 재료에 대한, 배향 패턴의 형태일 수 있는 정렬 정보를 제공하도록 광 정렬에 의해 처리될 수 있다. 층 (26) 의 제조에 사용되는 PLCPO 재료의 조성물에 따라, 층 (26) 은 예를 들어 복굴절성일 수 있거나, 편광자로서 작용할 수 있거나, 트위스트될 수 있거나 또는 콜레스테릭일 수 있다.
도 6 의 구조물 (6) 은 본 발명에 따른 다른 구성을 도시한다. 구조물 (6) 은 서로 상부에 4개의 PLCPO 층들 (23, 26, 27, 28) 을 포함한다. 선택적으로, 지지체 (21) 와 PLCPO 층 (23) 사이에 정렬 층이 있을 수 있다. 층들 (23, 26, 27, 28) 의 각각은 개별 층에 사용되는 PLCPO 조성물에 따라 그 자신의 광학 기능을 갖는다. 이에 따라서, 다른 층과는 무관하게 각각의 층은 복굴절성일 수 있거나, 편광자로서 작용할 수 있거나, 트위스트될 수 있거나 또는 콜레스테릭성일 수 있다. 층들의 각각은 상기 PLCPO 층에 제공되는 정렬 정보를 생성시키기 위해 정렬 광에 노광되었다. 층 (26) 에서의 중합된 액정들은 층 (23) 의 표면에 의해 정렬되었다. 층 (27) 에서의 중합된 액정들은 층 (26) 의 표면에 의해 정렬되었고 층 (28) 에서의 중합된 액정들은 층 (27) 의 표면에 의해 정렬되었다. 층 (28) 은 또한 정렬 표면을 가지며 상부에 코팅될 수 있는 슬레이브 재료에 정렬 정보를 제공한다. 도 6 의 구조물과 같은 복수의 PLCPO 층들을 포함하는 구조물의 제조는 본 발명으로부터 특히 이로우며, 그렇지 않은 경우 종래 기술에 따라 각각의 광학적 기능층, 예를 들어 LCP 층들은 개별 정렬 층을 필요로 할 수 있다.
본 발명에 따른 구조물들 (2, 4, 5, 6) 각각에서, PLCPO 층들 각각의 표면은 틸트된 정렬을 제공할 수 있다. 슬레이브 재료로 전달된 프리틸트 각의 값 및 방향은 국부적으로 변할 수 있다. 틸트된 정렬은 PLCPO 층의 경사진 노광에 의해 달성될 수 있다.
층 (23) 과 유사하게, 광 배향성 물질의 양 대 다른 화합물(들)의 양의 비는 바람직하게 층 (26) 또는 임의의 추가 PLCPO 층의 두께 방향에 따라 변하며, 이것은 두께 방향에 따라 광 배향성 물질의 농도 구배가 있다는 것을 의미한다. 바람직하게, 광 배향성 물질의 농도는 층의 중앙보다 PLCPO 층의 상부 표면에서 더 높다. 보다 바람직하게, 광 배향성 물질 및 중합된 액정들은 상 분리된다. 바람직하게, 상 분리된 광 배향성 물질은 중합된 액정들의 위 및/또는 아래의 층으로서 배열된다.
본 발명의 바람직한 실시형태는 함께 무채색 원편광자로서 작용하고 예를 들어 OLED 디스플레이용 반사 방지 구조로 사용될 수 있는, 액정 폴리머들을 포함하는 3개 층들을 갖는다. 액정 폴리머들을 포함하는 층들 중 2개의 층은 PLCPO 층들일 수 있고 제 3 층은 LCP를 포함하는 층일 수 있지만 광 배향성 물질을 포함하지 않는 층일 수 있거나 제 3 층은 또한 PLCPO 층일 수 있다. 3 개의 층들 중 가장 낮은 층 또는 상부 층은 정렬된 이색성 염료를 포함하고 이에 따라서 선형 편광자로서 작용하는 반면, 다른 2 개의 층들은 복굴절성이고 서로에 대해 그리고 편광층에 대해 정렬되어 전술한 바와 같은 공지된 개념에 따른 무채색 리타더로서 작용한다.
다른 구체적인 실시형태들은 상기에 인용된 Pancharatnam 의 개념에 또한 기초하여 2개 초과의 액정 중합체 함유층들을 갖지만 향상된 무채색 성능을 갖는 무채색 리타더들이다.
복수의 광학 이방성 층을 필요로 하는 층 구조물들의 구체적인 예들은 Solc 또는 Lyot 필터들과 같은 간섭 컬러 필터들이다. Solc 필터의 각 레이어는 광학 축의 상이한 배향을 필요로 한다. 따라서, Solc 필터가 종래 기술의 LCP 스택들로 실현된다면, 각 LCP 층은 별도의 정렬 층을 필요로 하므로, 총 층수는 LCP 층수의 2 배가 된다. 본 발명에 따른 도 6의 층 구조가 사용되는 경우, Solc 필터 내의 층수는 2 배만큼 감소된다. 따라서, 본 발명은 제조 시간 및 비용을 대폭 감소시키고 동시에 생산 수율을 증가시킨다.
본 발명에 따른 디바이스들은 예를 들어 LCD, 유기 발광 디바이스 (OLED) 용 휘도 향상 필름, 예컨대 디스플레이 또는 OLED 조명 애플리케이션과 조합하여 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 추가 디바이스들은 LCD 용 백라이트 유닛들의 일부로서 사용될 수 있다. 바람직하게, 본 발명에 따른 디바이스들은 광학 보안 엘리먼트들에 사용된다.
예들
예들에서 사용된 재료들
화합물들
광 정렬 재료 PA1
Figure pct00001
특허 출원 WO2012/085048 A1 에 기재된 바와 같이 합성됨
광 정렬 재료 PA2
Figure pct00002
WO2015024810A1 의 제조예 A4 에 따라 제조됨
광 정렬 재료 PA3
x=80 및 y=20 인 코폴리머
Figure pct00003
WO2015024810A1 의 제조예 A6 에 따라 제조됨
광 정렬 재료 PA4
x=90 및 y=10 인 코폴리머
Figure pct00004
WO2015024810A1 의 예 A6 과 유사하게 제조됨
가교결합성 액정 화합물 LCC1
US5,593,617 의 스킴들 1, 2, 3, 4 와 유사하게 제조된 펜틸 2,5-비스[[4-(6-프로프-2-에노일옥시헥속시)벤조일]옥시]벤조에이트
가교결합성 액정 화합물 LCC2
Figure pct00005
가교결합성 액정 화합물 LCC3
Figure pct00006
이색성 염료 dDye
Figure pct00007
WO2015/177062 에 따라 제조됨.
조성물들
중합성 액정 재료 M-LCP1
95.525 wt% LCC1
2 wt% Irgacure OXE 02 (BASF)
2 wt% Kayarad DPCA-20 (Nippon Kayaku)
0.25 wt% TEGO Flow 300 (Evonik)
0.2 wt% Tinuvin 123 (BASF)
0.025 wt% BHT (Aldrich)
중합성 액정 재료 M-LCP2
95.4 wt% LCC2
4 wt% Irgacure 907 (BASF)
0.5 wt% Tego Flow 300 (Evonik)
0.1 wt% BHT (Aldrich)
이색성 염료를 포함하는 중합성 액정 재료 M-dLCP
87.8 wt% LCC2
10 wt% dDye
2 wt% Irgacure 369 (BASF)
0.2 wt% BHT (Aldrich)
PLCPO 재료 M-PLCPO1
97.775 wt% LCC2
1 wt% PA2
1 wt% Irgacure 907 (BASF)
0.2 wt% Tinuvin 123 (BASF)
0.025 wt% BHT (Aldrich)
M-PLCPO1 의 클리어링 온도는 약 76℃ 이다.
PLCPO 재료 M-PLCPO2
97.775 wt% LCC2
1 wt% PA3
1 wt% Irgacure 907 (BASF)
0.2 wt% Tinuvin 123 (BASF)
0.025 wt% BHT (Aldrich)
M-PLCPO2 의 클리어링 온도는 약 76℃ 이다.
PLCPO 재료 M-PLCPO3
97.775 wt% LCC2
1 wt% PA4
1 wt% Irgacure 907 (BASF)
0.2 wt% Tinuvin 123 (BASF)
0.025 wt% BHT (Aldrich)
M-PLCPO3 의 클리어링 온도는 약 76℃ 이다.
PLCPO 재료 M-dPLCPO
86.8 wt% LCC2
1 wt% PA2
10 wt% dDye
2 wt% Irgacure 369 (BASF)
0.2 wt% BHT (Aldrich)
콜레스테릭 PLCPO 재료 M-cPLCPO
54.7 wt% LCC1
37.4 wt% LCC3
3.6 wt% Lumogen S750 (BASF)
3 wt% Irgacure 907 (BASF)
1 wt% PA2
0.2 wt% Irgafos 168 (BASF)
0.1 wt% BHT (Aldrich)
용액들
S-PA1
용액 S-PA1 은 97 wt% 메톡시 프로필 아세테이트에 3 wt% 의 광 정렬 재료 PA1 을 용해시키고 실온에서 30 분 동안 용액을 교반함으로써 제조된다.
S-LCP1
용액 S-LCP1 은 80 wt% 부틸 아세테이트 및 20 wt% 시클로헥사논의 용매 혼합물 65 wt% 에 35 wt% 의 M-LCP1 을 용해시키고 실온에서 30 분 동안 용액을 교반함으로써 제조된다.
S-LCP2
용액 S-LCP2 는 80 wt% 메톡시 프로필 케톤, 10 wt% 디옥살란 및 10 wt% 시클로헥사논의 용매 혼합물 90 wt% 에 10 wt% 의 M-LCP2 를 용해시키고 실온에서 30 분 동안 용액을 교반함으로써 제조된다.
S-dLCP
용액 S-dLCP 는 80% MEK 및 20% 시클로헥사논의 용매 혼합물 60 wt% 에 40 wt% 의 M-dLCP 를 용해시키고 실온에서 30 분 동안 용액을 교반함으로써 제조된다.
S-PLCPO1
용액 S-PLCPO1 은 80% 부틸 아세테이트 및 20% 시클로헥사논의 용매 혼합물 65 wt% 에 35 wt% 의 M-PLCPO1 을 용해시키고 실온에서 30 분 동안 용액을 교반함으로써 제조된다.
S-PLCPO2
용액 S-PLCPO2 는 80% 부틸 아세테이트 및 20% 시클로헥사논의 용매 혼합물 65 wt% 에 35 wt% 의 M-PLCPO2 를 용해시키고 실온에서 30 분 동안 용액을 교반함으로써 제조된다.
S-PLCPO3
용액 S-PLCPO3 은 80% 부틸 아세테이트 및 20% 시클로헥사논의 용매 혼합물 65 wt% 에 35 wt% 의 M-PLCPO3 을 용해시키고 실온에서 30 분 동안 용액을 교반함으로써 제조된다.
S-dPLCPO
용액 S-dPLCPO 는 80% MEK 및 20% 시클로헥사논의 용매 혼합물 60 wt% 에 40 wt% 의 M-dPLCPO 를 용해시키고 실온에서 30 분 동안 용액을 교반함으로써 제조된다.
S-cPLCPO
용액 S-cPLCPO 는 80 wt% 메톡시 프로필 케톤, 10 wt% 디옥살란 및 10 wt% 시클로헥사논의 용매 혼합물 74 wt% 에 26 wt% 의 M-cPLCPO 를 용해시키고 실온에서 30 분 동안 용액을 교반함으로써 제조된다.
예 1, 프라이머 코팅된 기판의 제조
프라이머 용액 (80 % 부틸 아세테이트 중의 DYMAX OC-4021 20w% 고형분) 을 이용하여 Kbar 코터 (바 사이즈 1) 에 의해 트리아세테이트 셀룰로오스 (TAC) 호일을 코팅하였다. 습윤 필름을 80℃에서 30 초 동안 건조시키고; 얻어진 건조 필름의 두께는 약 2 ㎛ 였다. 다음 건조 필름을 실온에서 UV 광 (1500mJ, 불활성 N2 분위기하) 에 노광시켰다.
예 2, 가요성 기판 상의 무채색 1/4 파장 리타더
광 정렬 용액 SPA-1 을 이용하여 예 1의 프라이머 코팅된 TAC 기판을 Kbar 코팅 (바 사이즈 1) 하였다. 습윤 필름을 80℃에서 30 초 동안 건조시키고; 건조 필름 두께는 약 100 nm 였다. 다음 건조 필름을 시준된, 선 편광된 UV (LPUV) 광 (280-320nm; 50 mJ/cm2) 에 실온에서 노광시켰다. 편광 평면은 TAC 기판 상의 기준 에지에 대해 20°였다.
노광된 광 정렬 층 상부에, Kbar 코팅 (바 사이즈 2) 에 의해 용액 S-PLCPO1 로부터 층을 형성하였다. 습윤 필름을 50℃에서 60 초 동안 어닐링 및 건조시키고, 후속하여 고압 수은 램프의 200 mJ/cm2 의 광으로 조사시 질소하의 실온에서 가교결합시켰다. 건조 필름 두께는 2.2㎛ 였다.
필름을 교차 편광자들 사이에서 분석하는 경우, 필름은 TAC 필름의 기준 에지에 대하여 20°에서 배향된 광학 축으로 복굴절성인 것으로 밝혀졌다. 틸팅 보상기를 사용하여 270 nm의 광학 리타 데이션을 측정하였다.
그후 PLCPO 층을 TAC 기판 상의 상기 기준 에지에 대하여 80°에서 편광면을 갖는 시준된 LPUV 광 (280-320nm; 150 mJ/cm2) 에 노광시켰다. LPUV 광에 노광시킨 후, 필름을 다시 분석하였다. 광학 특성은 노광시 변화하지 않는 것으로 밝혀졌다. 특히, 필름은 TAC 필름의 기준 에지에 대해 20°에서 배향된 광학 축을 갖는, 어떠한 트위스트도 없는, 일축 복굴절성이었다. 광학 리타데이션은 여전히 270 nm 였다.
후속하여, LCP 용액 S-LCP1 을 PLCPO 층 상부에 Kbar 코팅 (바 사이즈 1) 하였다. 습윤 필름을 50℃에서 60 초 동안 어닐링 및 건조시키고, 고압 수은 램프의 1500 mJ/cm2 의 광으로 조사시 질소하의 실온에서 가교결합시켰다.
얻어진 필름은 어떠한 가시적 결함도 없는 균일한 외관을 나타내었다. 엘립소메트리에 의해 필름을 분석함으로써, 필름은 도 7 에 도시된 바와 같이 무채색 1/4 파장 판 (AQWP) 의 특성을 가졌음을 알 수 있었다. 엘립소메트리 평가로부터, LCP1 층은 130-140 nm 의 광학 리타데이터션을 가졌고 LCP1 층의 광학 축의 배향은 TAC 기판 상의 상기 기준 에지에 대해 80° 이었음을 또한 알 수 있었다.
예 3, 무채색 1/4 파장 리타더, 가교 결합 및 배향을 위한 단일 노광
예 2 와 동일한 방식으로, 프라이머 코팅된 TAC 기판을 광 정렬 용액 S-PA1 로 코팅하였고, 건조시켰고, TAC 기판 상의 기준 에지에 대해 20°에서 편광면을 갖는 정렬 광에 노광시켰다.
예 2 에서와 같이, 노광된 광 정렬층 상부에서 Kbar 코팅 (바 사이즈 2) 에 의해 용액 S-PLCPO1 로부터 층을 형성하였다. 습윤 필름을 어닐링시키고 50℃에서 60 초 동안 건조시켰다.
PLCPO 층에서 LCP 재료를 동시에 가교 결합하고 PLCPO 층의 표면 상에 정렬을 생성하기 위해, 층을 TAC 기판 상의 기준 에지에 대하여 80°에서 편광면을 갖는 질소하의 실온에서 편광된 UV (A+B) 광 (Hg-램프의 1500 mJ/cm2, 300-390nm) 에 노광시켰다.
노광 프로세스 이후, PLCPO 층이 고화되었음을 확인하였다. 또한, 필름이 TAC 필름의 기준 에지에 대하여 20°에서 배향된 광학 축으로 복굴절성인 것으로 밝혀졌다. 틸팅 보상기를 사용하여 270 nm의 광학 리타 데이션을 측정하였다.
후속하여, 예 2에서와 동일한 방식으로 LCP 용액 S-LCP1 로부터의 층을 PLCPO 층 상부에 형성하고, 건조시키고, 그리고 가교 결합시켰다.
얻어진 필름은 어떠한 가시적 결함도 없는 균일한 외관을 나타내었다. 엘립소메트리에 의해 필름을 분석함으로써, 필름이 무채색 1/4 파장 판의 특성을 가졌음을 알 수 있었다. 엘립소메트리 평가로부터, LCP1 층은 130-140 nm 의 광학 리타데이터션을 가졌고 LCP1 층의 광학 축의 배향은 TAC 기판 상의 상기 기준 에지에 대해 80° 이었음을 또한 알 수 있었다.
예 4, 무채색 1/4 파장 리타더, PLCPO 가교 결합 이전의 LPUV 노광
예 2 와 동일한 방식으로, 프라이머 코팅된 TAC 기판을 광 정렬 용액 S-PA1 로 코팅하였고, 건조시켰고, TAC 기판 상의 기준 에지에 대해 20°에서 편광면을 갖는 정렬 광에 노광시켰다.
예 2 에서와 같이, 노광된 광 정렬층 상부에서 Kbar 코팅 (바 사이즈 2) 에 의해 용액 S-PLCPO1 로부터 층을 형성하였다. 습윤 필름을 어닐링시키고 50℃에서 60 초 동안 건조시켰다.
그후 PLCPO 층을 TAC 기판 상의 기준 에지에 대하여 80°에서 편광면을 갖는 시준된 LPUV 광 (280-320nm; 100 mJ/cm2) 에 실온에서 노광시켰다.
이후 PLCPO 층에서의 LCP 분자들을 Hg-램프의 1000 mJ/cm2 광의 조사에 의해 질소하에서 가교결합시켰다. 건조 필름 두께는 2.2㎛ 였다.
PLCPO 층이 있는 기판을, PLCPO 재료에서의 LCP 재료가 가교 결합될 때까지 LPUV 광에 노광시키는 동안 및 노광시킨 이후 실온에서 유지시켰다. 실온에서의 PLCPO 재료의 비교적 높은 점도 때문에, LCP 분자들은 LPUV 광에 노광시 재배향되지 않았다. 이것은 TAC 기판의 기준 에지에 대해 20°에서 광학 축의 일축 정렬을 나타내는 교차 편광자들 사이의 가교 결합된 PLCPO 층을 분석함으로써 확인되었다. 틸팅 보상기를 사용하여 약 270 nm의 광학 리타데이션을 측정하였다.
후속하여, 예 2에서와 동일한 방식으로 LCP 용액 S-LCP1 로부터의 층을 PLCPO 층 상부에 형성하고, 건조시키고, 그리고 가교 결합시켰다.
얻어진 필름은 어떠한 가시적 결함도 없는 균일한 외관을 나타내었다. 엘립소메트리를 사용하여 필름을 분석함으로써, 필름은 도 8 에 도시된 바와 같이 무채색 1/4 파장 판의 특성을 가졌음을 알 수 있었다. 엘립소메트리 평가로부터, LCP1 층은 130-140 nm 의 광학 리타데이터션을 가졌고 LCP1 층의 광학 축의 배향은 TAC 기판 상의 상기 기준 에지에 대해 80° 이었음을 또한 알 수 있었다.
예 5, PLCPO 층의 노광 및 비노광 영역
광 정렬층 및 PLCPO 필름을 예 2 와 동일한 방식으로 프라이머 코팅된 TAC 상에 제조하였다. 예 2 에 대한 유일한 차이점은 PLCPO 층의 절반만이 TAC 기판 상의 기준 에지에 대하여 80°에서 편광면을 갖는 시준된 LPUV 광 (280-320nm; 150 mJ/cm2) 에 노광시켰다. PLCPO 층 영역의 다른 절반은 정렬 광에 노광되지 않았다. 그후 예 2 의 프로세스에 따라 LCP 층을 PLCPO 층의 상부에 다시 제조하였다.
생성된 필름을 교차 편광자 사이에서 분석하는 경우, PLCPO 층이 정렬 광에 노광되지 않는 영역에서, 일축 리타더가 약 410 nm의 리타데이션을 갖도록 생성되었고, 이것으로 PLCPO 층 단독의 리타데이션에 비해 리타데이션이 증가되었다. 이것은 LCP 층의 액정들이 PLCPO 층에서의 액정들과 동일한 방향으로 정렬되었음을 의미한다.
PLCPO 층을 정렬 광에 노광시킨 영역은 예 2에서 생성된 필름과 유사한 광학 성능을 나타내는 것으로 발견되었다.
예 6, 염료를 포함하는 PLCPO 층을 갖는 원형 편광자의 제조
프라이머 코팅된 TAC 기판을 예 2 와 유사하게 광 정렬 용액 S-PA1 로 코팅하고, 건조시키고, 정렬 광에 노광시키며, 유일한 차이점은 편광면이 20° 대신에 기준 에지에 대해 0° 였다는 것이다.
노광된 광 정렬 층 상부에, Kbar 코팅 (바 사이즈 2) 에 의해 이색성 염료를 포함하는 용액 S-dPLCPO로부터 층을 형성하였다. 습윤 필름을 61℃에서 60 초 동안 어닐링 및 건조시키고, Hg-램프의 1500 mJ/cm2 의 광으로 조사시 질소하의 실온에서 가교결합시켰다. 건조 필름 두께는 약 2.2㎛ 였다.
필름을 선형 편광자로 작용하는 것으로 밝혀졌다.
그후 PLCPO 층을 TAC 기판 상의 기준 에지에 대하여 45°에서 편광면을 갖는 시준된 LPUV 광 (280-320nm; 150 mJ/cm2) 에 노광시켰다.
후속하여, LCP 용액 S-LCP1 을 PLCPO 층 상부에 Kbar 코팅 (바 사이즈 1) 하였다. 습윤 필름을 50℃에서 60 초 동안 어닐링 및 건조시키고, Hg-램프의 1500 mJ/cm2 의 광으로 조사시 질소하의 실온에서 가교결합시켰다. 상기 예들로부터, LCP1 층의 광학 리타데이션은 130-140 nm이며, 이는 녹색광에 대한 1/4 파장 리타데이션에 해당하는 것으로 알려져 있다.
형성된 디바이스를 분석시키는 경우, 그것은 원형 편광자로서 작용하는 것으로 밝혀졌다. 이것은 LCP 층의 광학 축 방향이 PLCPO 층을 포함하는 염료의 LPUV 광에의 노광에 의해 유도된 45° 정렬 방향을 따라 확립되었음을 확인한다.
예 7, 염료를 포함하는 LCP 층을 갖는 원형 편광자의 제조
예 2 와 동일한 방식으로, 프라이머 코팅된 TAC 기판을 광 정렬 용액 S-PA1 로 코팅하고, 건조시키고, TAC 기판 상의 기준 에지에 대해 0° 에서 편광면을 갖는 정렬 광에 노광시켰다.
노광된 광 정렬 층 상부에, Kbar 코팅 (바 사이즈 1) 에 의해 용액 S-PLCPO1 로부터 층을 형성하였다. 습윤 필름을 50℃에서 60 초 동안 어닐링 및 건조시키고, 후속하여 고압 수은 램프의 200 mJ/cm2 의 광으로 조사시 질소하의 실온에서 가교결합시켰다. 건조 필름 두께는 약 1.1 ㎛ 였다.
필름을 교차 편광자들 사이에서 분석하는 경우, 필름은 TAC 필름의 기준 에지에 대하여 0°에서 배향된 광학 축으로 복굴절성인 것으로 밝혀졌다. 틸팅 보상기를 사용하여 약 140 nm의 광학 리타데이션을 측정하였다.
그후 PLCPO 층을 TAC 기판 상의 기준 에지에 대하여 45°에서 편광면을 갖는 시준된 LPUV 광 (280-320nm; 150 mJ/cm2) 에 노광시켰다.
후속하여, 이색성 염료를 포함하는 LCP 용액 S-dLCP 를 PLCPO 층 상부에 Kbar 코팅 (바 사이즈 2) 하였다. 습윤 필름을 61℃에서 60 초 동안 어닐링 및 건조시키고, Hg-램프의 1500 mJ/cm2 의 광으로 조사시 질소하의 실온에서 가교결합시켰다.
형성된 디바이스를 분석시키는 경우, 그것은 원형 편광자로서 작용하는 것으로 밝혀졌다. 이것은 dLCP 층에 엠베드된 이색성 염료들의 흡수 방향이 PLCPO 층의 LPUV 광에 대한 노광에 의해 유도되는 45° 정렬 방향을 따라 확립되었음을 확인한다.
예 8, 패터닝된 원형 편광자
예 2 와 동일한 방식으로, 프라이머 코팅된 TAC 기판을 광 정렬 용액 S-PA1 로 코팅하고, 건조시키고, TAC 기판 상의 기준 에지에 대해 0° 에서 편광면을 갖는 정렬 광에 노광시켰다.
노광된 광 정렬 층 상부에, Kbar 코팅 (바 사이즈 1) 에 의해 용액 S-PLCPO1 로부터 층을 형성하였다. 습윤 필름을 50℃에서 60 초 동안 어닐링 및 건조시키고, 후속하여 고압 수은 램프의 200 mJ/cm2 의 광으로 조사시 질소하의 실온에서 가교결합시켰다. 건조 필름 두께는 약 1.1 ㎛ 였다.
필름을 교차 편광자들 사이에서 분석하는 경우, 필름은 TAC 필름의 기준 에지에 대하여 0°에서 배향된 광학 축으로 복굴절성인 것으로 밝혀졌다. 틸팅 보상기를 사용하여 약 140 nm의 광학 리타데이션을 측정하였다.
그후 정렬 패턴은 이중 노광 프로세스에 의해 PLCPO 층의 표면에서 생성되었다. 제 1 단계에서, PLCPO 층을 불투명 및 투명 영역을 갖는 포토마스크를 통해 TAC 기판 상의 기준 에지에 대하여 45°에서 편광면을 갖는 시준된 LPUV 광 (280-320nm; 150 mJ/cm2) 으로 조사하였다. 제 2 단계에서, PLCPO 층을 포토마스크없이 -45°에서 편광면을 갖는 LPUV 광 (280-320nm; 150 mJ/cm2) 에 노광시켰다.
후속하여, 이색성 염료를 포함하는 LCP 용액 S-dLCP 를 PLCPO 층 상부에 Kbar 코팅 (바 사이즈 2) 하였다. 습윤 필름을 61℃에서 60 초 동안 어닐링 및 건조시키고, Hg-램프의 1500 mJ/cm2 의 광으로 조사시 질소하의 실온에서 가교결합시켰다.
형성된 디바이스를 분석시키는 경우, 그것은 상기 포토마스크의 패턴에 대응하는 제 1 및 제 2 영역들의 패턴을 갖는 패터닝된 원형 편광자로서 작용하는 것으로 밝혀졌다. 기판에 대향하는 측면으로부터 디바이스를 조사할 때, 제 1 영역을 통과하는 투과광은 좌편 원형으로 편광되는 반면, 제 2 영역을 투과하는 광은 우편 원형으로 편광되었다.
이것은 dLCP 층에 임베드된 이색성 염료들의 흡수 방향들이 제 1 및 제 2 영역들에서 PLCPO 층의 LPUV 광에 대한 노광에 의해 유도된 +45° 및 -45° 정렬 방향을 따라 확립되었음을 확인한다.
예 9, 콜레스테릭 디바이스
코로나 처리된 PET 기판 상에 용액 S-LCP2 의 Kbar 코팅 (바 사이즈 0) 에 의해 얇은 LCP 층을 형성하였다.
필름을 61℃에서 30 초 동안 건조시키고, 그후 Hg-램프의 1500 mJ/cm2 로 조사시 질소하의 실온에서 가교결합시켰다. 건조 필름 두께는 약 0.2㎛ 였다. 이방성 LCP 층의 광학 축이 바람직한 방향으로 균일하게 정렬되어 있었음을 관찰하였다. 액정 재료의 배향은 PET 기판의 이방성 표면 특성들에 의해 유도되었다. 얇은 LCP 층의 목적은 상부에 코팅되는 콜레스테릭 재료에 대한 배향력을 향상시키는 것이었다.
콜레스테릭 PLCPO 재료의 층은 용액 S-cPLCPO 의 Kbar 코팅 (바 사이즈 2) 에 의해 LCP2 층 위에 형성하였고, 필름을 61℃에서 30 초 동안 건조시켰고, 그리고 Hg-램프의 1500 mJ/cm2 로 조사시 질소하에서 가교결합시켰다. 건조 필름 두께는 약 2.5 ㎛ 였다.
그후 cPLCPO 층의 좌측 절반을 0°에서 편광면을 갖는 LPUV 광에 노광시킨 반면, cPLCPO 층의 우측 절반을 45°에서 편광면을 갖는 LPUV 광에 노광시켰다. 양 각도들은 기판의 동일한 기준 에지에 대해 측정된다.
그후 노광된 cPLCPO 층을 S-LCP1 (바 사이즈 1) 로 Kbar 코팅하였다. 필름을 50℃에서 60 초 동안 건조시키고, 그후 Hg-램프의 1500 mJ/cm2 로 조사시 질소하에서 가교결합시켰다.
형성된 디바이스를 비편광 백색광을 반사시켜 관찰하는 경우, 콜레스테릭 층의 대표적인 특성을 볼 수 있다. 층들에 대한 법선 방향을 따라 관찰한 결과 적색으로 나타났으며, 이는 보다 큰 경사 각도들에서 관찰한 경우 녹색으로 변했다.
관찰자와 관찰자에 대면하는 LCP1 층을 갖는 디바이스 사이에 선형 편광자를 갖는 디바이스를 더욱 분석함으로써, 반사된 광이 상기 언급된 좌측 및 우측 절반에서 상이한 편광면을 갖는 선형으로 편광된다는 것이 밝혀졌다. LCP1 리타더의 광학 축은 디바이스의 좌측 절반에서는 0°에서 및 디바이스의 우측 절반에서는 45°에서 배향되었다고 결론낼 수 있다.
예 10, M-PLCPO2 를 이용하는 무채색 리타더
예 2 와 동일한 방식으로, 프라이머 코팅된 TAC 기판을 광 정렬 용액 S-PA1 로 코팅하였고, 건조시켰고, TAC 기판 상의 기준 에지에 대해 20°에서 편광면을 갖는 정렬 광에 노광시켰다.
노광된 광 정렬 층 상부에, Kbar 코팅 (바 사이즈 2) 에 의해 용액 S-PLCPO2 로부터 층을 형성하였다. 습윤 필름을 50℃에서 60 초 동안 어닐링 및 건조시키고, 후속하여 고압 수은 램프의 200 mJ/cm2 의 광으로 조사시 질소하의 실온에서 가교결합시켰다. 건조 필름 두께는 2.2㎛ 였다.
필름을 교차 편광자들 사이에서 분석하는 경우, 필름은 TAC 필름의 기준 에지에 대하여 20°에서 배향된 광학 축으로 복굴절성인 것으로 밝혀졌다. 틸팅 보상기를 사용하여 약 270 nm의 광학 리타데이션을 측정하였다.
그후 PLCPO 층을 TAC 기판 상의 상기 기준 에지에 대하여 80°에서 편광면을 갖는 시준된 LPUV 광 (280-320nm; 150 mJ/cm2) 에 노광시켰다. LPUV 광에 노광시킨 후, 필름을 다시 분석하였다. 광학 특성은 노광시 변화하지 않는 것으로 밝혀졌다. 특히, 필름은 TAC 필름의 기준 에지에 대해 20°에서 배향된 광학 축을 갖는, 어떠한 트위스트도 없는, 일축 복굴절성이었다. 광학 리타데이션은 여전히 270 nm 였다.
후속하여, LCP 용액 S-LCP1 을 PLCPO 층 상부에 Kbar 코팅 (바 사이즈 1) 하였다. 습윤 필름을 50℃에서 60 초 동안 어닐링 및 건조시키고, 고압 수은 램프의 1500 mJ/cm2 의 광으로 조사시 질소하의 실온에서 가교결합시켰다.
얻어진 필름은 어떠한 가시적 결함도 없는 균일한 외관을 나타내었다. 엘립소메트리에 의해 필름을 분석함으로써, 필름이 무채색 1/4 파장 판의 특성을 가졌음을 알 수 있었다. 엘립소메트리 평가로부터, LCP1 층은 130-140 nm 의 광학 리타데이터션을 가졌음이 밝혀졌다.
예 11, M-PLCPO3를 이용하는 무채색 리타더
예 2 와 동일한 방식으로, 프라이머 코팅된 TAC 기판을 광 정렬 용액 S-PA1 로 코팅하였고, 건조시켰고, TAC 기판 상의 기준 에지에 대해 20°에서 편광면을 갖는 정렬 광에 노광시켰다.
노광된 광 정렬 층 상부에, Kbar 코팅 (바 사이즈 2) 에 의해 용액 SPLCPO3 으로부터 층을 형성하였다. 습윤 필름을 50℃에서 60 초 동안 어닐링 및 건조시키고, 후속하여 고압 수은 램프의 200 mJ/cm2 의 광으로 조사시 질소하의 실온에서 가교결합시켰다. 건조 필름 두께는 2.2㎛ 였다.
필름을 교차 편광자들 사이에서 분석하는 경우, 필름은 TAC 필름의 기준 에지에 대하여 20°에서 배향된 광학 축으로 복굴절성인 것으로 밝혀졌다. 틸팅 보상기를 사용하여 약 270 nm의 광학 리타데이션을 측정하였다.
그후 PLCPO 층을 TAC 기판 상의 상기 기준 에지에 대하여 80°에서 편광면을 갖는 시준된 LPUV 광 (280-320nm; 150 mJ/cm2) 에 노광시켰다. LPUV 광에 대한 노광 이후, 필름을 다시 분석하였다. 광학 특성은 노광시 변화하지 않는 것으로 밝혀졌다. 특히, 필름은 TAC 필름의 기준 에지에 대해 20°에서 배향된 광학 축을 갖는, 어떠한 트위스트도 없는, 일축 복굴절성이었다. 광학 리타데이션은 여전히 270 nm 였다.
후속하여, LCP 용액 S-LCP1 을 PLCPO 층 상부에 Kbar 코팅 (바 사이즈 1) 하였다. 습윤 필름을 50℃에서 60 초 동안 어닐링 및 건조시키고, 고압 수은 램프의 1500 mJ/cm2 의 광으로 조사시 질소하의 실온에서 가교결합시켰다.
얻어진 필름은 어떠한 가시적 결함도 없는 균일한 외관을 나타내었다. 엘립소메트리에 의해 필름을 분석함으로써, 필름이 무채색 1/4 파장 판의 특성을 가졌음을 알 수 있었다. 엘립소메트리 평가로부터, LCP1 층은 130-140 nm 의 광학 리타데이터션을 가졌음이 밝혀졌다.
본 발명의 상이한 실시형태들이 하기 항목들에 의해 요약될 수 있다:
1. 이방성 광학 기능 및 정렬 능력을 포함하는 층 (23, 26, 27, 28) 을 포함하는 광학 소자 (1, 2, 3, 4, 5, 6) 의 제조 방법으로서,
- 중합성 액정들 및 광배향성 물질 (PLCPO (polymerizable liquid crystals and a photo-orientable) 재료) 을 포함하는 조성물을 제공하는 단계
- 지지체 (21) 상에 상기 PLCPO 재료의 층을 형성하는 단계
- PLCPO 층 (23, 26, 27, 28) 에서의 상기 중합성 액정들의 중합을 개시하는 단계
- 슬레이브 재료를 위해 층의 상부 표면 상에 정렬을 생성시키기 위해 상기 PLCPO 층 (23, 26, 27, 28) 을 정렬 광에 노광시켜, 상기 표면의 적어도 하나의 영역에서의 정렬 방향이 적어도 하나의 영역에서의 층의 상부 표면의 바로 아래에 있는 상기 액정들의 액정 방향자의 배향과 상이하도록 하는 단계를 포함하는, 광학 소자의 제조 방법.
2. 상기 PLCPO 층 (23, 26, 27, 28) 의 액정 재료에 대해 정렬 처리를 적용하는 단계를 더 포함하는, 항목 1 에 기재된 방법.
3. 상기 정렬 광의 작용에 의한 상기 PLCPO 층 (23, 26, 27, 28) 에서의 상기 액정들의 재배향이 방지되는, 항목 1 또는 2 에 기재된 방법.
4. 상기 중합성 액정들의 중합은 상기 PLCPO 층 (23, 26, 27, 28) 이 정렬 광에 노광되기 이전에 개시되는, 항목 3 에 기재된 방법.
5. 상기 중합성 액정들의 중합은 상기 PLCPO 층 (23, 26, 27, 28) 이 정렬 광에 노광된 이후에 개시되는, 항목 1 내지 항목 3 중 어느 항목에 기재된 방법.
6. 상기 PLCPO 층 (23, 26, 27, 28) 을 정렬 광에 노광시키는 단일 단계에서 상기 중합성 액정들의 중합 및 정렬의 생성이 달성되는, 항목 1 내지 항목 3 중 어느 항목에 기재된 방법.
7. 상기 PLCPO 재료는 2 이상의 광 배향성 물질을 포함하는, 항목 6 에 기재된 방법.
8. 상기 PLCPO 내의 상기 광 배향성 물질은, 광 배향성 물질의 농도가 상기 PLCPO 층의 중간에서보다 상기 PLCPO 층의 상부 표면에서 더 높도록 밀도 구배를 갖는, 항목 7 에 기재된 방법.
9. 상기 광 배향성 물질은 플루오르화된 및/또는 실록산 모이어티들을 포함하고 및/또는 폴리실록산인, 항목 8 에 기재된 방법.
10. 상기 PLCPO 재료는 등방성 또는 이방성 형광성 및/또는 비-형광성 염료들, 이색성 염료들 및/또는 키랄 첨가제들을 포함하는, 항목 9 에 기재된 방법.
11. 광학 이방성 특성을 갖고 표면 상에 정렬 능력을 갖는 PLCPO 층 (23, 26, 27, 28) 을 포함하는 층 구조물 (1, 2, 3, 4, 5, 6) 로서, 적어도 하나의 영역에서 상기 PLCPO 층에 의해 제공된 정렬 방향이 상기 PLCPO 층의 상부 표면의 바로 아래에 있는 상기 PLCPO 층에서의 액정 배향과 상이한, 층 구조물.
12. 상기 PLCPO 내의 광 배향성 물질은, 광 배향성 물질의 농도가 상기 PLCPO 층의 중간에서보다 상기 PLCPO 층의 상부 표면에서 더 높도록 밀도 구배를 갖는, 항목 11 에 기재된 층 구조물.
13. 광 배향성 물질은 플루오르화된 및/또는 실록산 모이어티들을 포함하고 및/또는 폴리실록산인, 항목 11 또는 항목 12 에 기재된 층 구조물.
14. PLCPO 재료는 등방성 또는 이방성 형광성 및/또는 비-형광성 염료들, 이색성 염료들 및/또는 키랄 첨가제들을 포함하는, 항목 11 내지 항목 13 중 어느 항목에 기재된 층 구조물.
15. 상기 PLCPO 층에 의해 제공되는 정렬은 국부적으로 상이한 배향을 갖는, 항목 11 내지 항목 14 중 어느 항목에 기재된 층 구조물.
16. 상기 층 구조물은 상기 PLCPO 층과 직접 접촉하는 추가 이방성층을 가지며, 추가 층은 액정 폴리머들 (25, 26, 27, 28) 을 포함하고, 상기 추가 층의 액정 폴리머는 상기 PLCPO 층의 정렬 정보에 따라 정렬되는, 항목 11 내지 항목 15 중 어느 항목에 기재된 층 구조물.
17. 상기 PLCPO 층 및 상기 추가 이방성층은 상기 층 구조물이 무색 (achromatic) 리타더로서 작용하도록 구성되는, 항목 16 에 기재된 층 구조물.
18. 항목 17 에 기재된 무색 리타더 및 반사 편광자를 포함하는, 광학 디바이스.
19. 액정 또는 OLED 디스플레이들에서의 광 관리를 위한 항목 11 내지 항목 17 중 어느 항목에 기재된 층 구조물의 용도.
20. 중합성 액정들 및 광 배향성 물질을 포함하는 조성물로서, 광 배향성 물질의 중량 백분율은 5 중량% 미만, 1 중량% 미만 또는 심지어 0.1 중량% 미만이며, 상기 광 배향성 물질은 플루오르화된 및/또는 실록산 모이어티들을 포함하고 및/또는 폴리실록산인, 조성물.
21. 상기 광 배향성 물질은 폴리머이고 측쇄에 플루오르화된 모이어티들을 포함하는, 항목 20에 기재된 조성물.

Claims (21)

  1. 이방성 광학 기능 및 정렬 (alignment) 능력을 포함하는 층 (23, 26, 27, 28) 을 포함하는 광학 소자 (1, 2, 3, 4, 5, 6) 의 제조 방법으로서,
    - 중합성 액정들 및 광배향성 물질 (PLCPO (polymerizable liquid crystals and a photo-orientable) 재료) 을 포함하는 조성물을 제공하는 단계
    - 지지체 (21) 상에 상기 PLCPO 재료의 층을 형성하는 단계
    - PLCPO 층 (23, 26, 27, 28) 에서의 상기 중합성 액정들의 중합을 개시하는 단계
    - 슬레이브 재료를 위해 상기 PLCPO 층의 상부 표면 상에 정렬을 생성시키기 위해 상기 PLCPO 층 (23, 26, 27, 28) 을 정렬 광 (aligning light) 에 노광시켜, 상기 상부 표면의 적어도 하나의 영역에서 정렬 방향이 적어도 하나의 영역에서의 상기 PLCPO 층의 상부 표면의 바로 아래에 있는 상기 액정들의 액정 방향자의 배향과는 상이하도록 하는 단계를 포함하는, 광학 소자의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 PLCPO 층 (23, 26, 27, 28) 의 액정 재료에 대해 정렬 처리를 적용하는 단계를 더 포함하는, 광학 소자의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 정렬 광의 작용에 의한 상기 PLCPO 층 (23, 26, 27, 28) 에서의 상기 액정들의 재배향이 방지되는, 광학 소자의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 중합성 액정들의 중합은 상기 PLCPO 층 (23, 26, 27, 28) 이 정렬 광에 노광되기 이전에 개시되는, 광학 소자의 제조 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중합성 액정들의 중합은 상기 PLCPO 층 (23, 26, 27, 28) 이 정렬 광에 노광된 이후에 개시되는, 광학 소자의 제조 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 PLCPO 층 (23, 26, 27, 28) 을 정렬 광에 노광시키는 단일 단계에서 상기 중합성 액정들의 중합 및 정렬의 생성이 달성되는, 광학 소자의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 PLCPO 재료는 2 이상의 광 배향성 물질을 포함하는, 광학 소자의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 PLCPO 내의 상기 광 배향성 물질은, 광 배향성 물질의 농도가 상기 PLCPO 층의 중간에서보다 상기 PLCPO 층의 상부 표면에서 더 높도록 밀도 구배를 갖는, 광학 소자의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 광 배향성 물질은 플루오르화된 및/또는 실록산 모이어티들을 포함하고 및/또는 폴리실록산인, 광학 소자의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 PLCPO 재료는 등방성 또는 이방성 형광성 및/또는 비-형광성 염료들, 이색성 염료들 및/또는 키랄 첨가제들을 포함하는, 광학 소자의 제조 방법.
  11. 광학 이방성 특성을 갖고 표면 상에 정렬 능력을 갖는 PLCPO (polymerizable liquid crystals and a photo-orientable) 층 (23, 26, 27, 28) 을 포함하는 층 구조물 (1, 2, 3, 4, 5, 6) 로서,
    적어도 하나의 영역에서 상기 PLCPO 층에 의해 제공된 정렬 방향이 상기 PLCPO 층의 상부 표면의 바로 아래에 있는 상기 PLCPO 층에서의 액정 배향과 상이한, 층 구조물.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 PLCPO 내의 광 배향성 물질은, 광 배향성 물질의 농도가 상기 PLCPO 층의 중간에서보다 상기 PLCPO 층의 상부 표면에서 더 높도록 밀도 구배를 갖는, 층 구조물.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    광 배향성 물질은 플루오르화된 및/또는 실록산 모이어티들을 포함하고 및/또는 폴리실록산인, 층 구조물.
  14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    PLCPO 재료는 등방성 또는 이방성 형광성 및/또는 비-형광성 염료들, 이색성 염료들 및/또는 키랄 첨가제들을 포함하는, 층 구조물.
  15. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 PLCPO 층에 의해 제공되는 정렬은 국부적으로 상이한 배향을 갖는, 층 구조물.
  16. 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층 구조물은 상기 PLCPO 층과 직접 접촉하는 추가 이방성층을 가지며, 추가 층은 액정 폴리머들 (25, 26, 27, 28) 을 포함하고, 상기 추가 층의 액정 폴리머는 상기 PLCPO 층의 정렬 정보에 따라 정렬되는, 층 구조물.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 PLCPO 층 및 상기 추가 이방성층은 상기 층 구조물이 무색 (achromatic) 리타더로서 작용하도록 구성되는, 층 구조물.
  18. 제 17 항에 기재된 무색 리타더 및 반사 편광자를 포함하는, 광학 디바이스.
  19. 액정 또는 OLED 디스플레이들에서의 광 관리를 위한 제 11 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 기재된 층 구조물의 용도.
  20. 중합성 액정들 및 광 배향성 물질을 포함하는 조성물로서,
    광 배향성 물질의 중량 백분율은 5 중량% 미만, 1 중량% 미만 또는 심지어 0.1 중량% 미만이며, 상기 광 배향성 물질은 플루오르화된 및/또는 실록산 모이어티들을 포함하고 및/또는 폴리실록산인, 조성물.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 광 배향성 물질은 폴리머이고 측쇄에 플루오르화된 모이어티들을 포함하는, 조성물.
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