KR20190139987A - 광 변조 소자 - Google Patents

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KR20190139987A
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liquid crystal
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polymerizable
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필 베이커
레이첼 터핀
조셉 사젠트
이안 세이지
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메르크 파텐트 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 한 쌍의 기판들, 상기 기판들 중 하나의 내측에 위치된 하나 이상의 광학 필름, 상기 기판의 주요 평면에 실질적으로 평행한 전기장을 유도할 수 있는 전극 구조, 및 광정렬 성분 (A) 및 액정 성분 (B)로부터 수득될 수 있는 수평 정렬된 액정 매질을 포함하는 광 변조 소자에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 상기 광 변조 소자의 제조 방법, 상기 광 변조 소자의 전광 장치에서의 용도, 및 상기 광 변조 소자를 포함하는 전광 장치에 관한 것이다.

Description

광 변조 소자
본 발명은, 한 쌍의 기판들, 상기 기판들 중 하나의 내측에 위치된 하나 이상의 광학 필름, 상기 기판의 주요 평면에 실질적으로 평행한 전기장을 유도할 수 있는 전극 구조, 및 광정렬 성분 (A) 및 액정 성분 (B)로부터 수득될 수 있는 수평 정렬된 액정 매질을 포함하는 광 변조 소자에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 상기 광 변조 소자의 제조 방법, 상기 광 변조 소자의 전광 장치에서의 용도, 및 상기 광 변조 소자를 포함하는 전광 장치에 관한 것이다.
액정 매질은 정보 표시를 위해 수십 년 동안 전광 디스플레이(액정 디스플레이, LCD)에 사용되어 왔다. 현재 사용되는 액정 디스플레이(LCD)는 흔히 TN("비틀린 네마틱") 유형의 디스플레이이다. 그러나, 이는 콘트라스트(contrast)의 시야각(viewing-angle) 의존성이 강하다는 단점을 갖고 있다.
또한, 소위 IPS("평면내 스위칭") 디스플레이 및 이후의 FFS("프린지 필드 스위칭") 디스플레이가 보고되었다(특히, 문헌[S.H. Jung et al., Jpn. J. Appl. Phys., Volume 43, No. 3, 2004, 10289] 참조).
FFS 디스플레이는 일반적으로, 양의 유전 이방성을 갖는 LC 매질, 및 LC 매질의 분자에 평면 정렬을 제공하는 정렬 층(일반적으로, 폴리이미드)을 포함한다.
더욱이, FFS 디스플레이와 유사한 전극 설계 및 층 두께를 갖는 FFS 디스플레이가 개시되었다(문헌[S.H. Lee et al., Appl. Phys. Lett. 73(20), 1998, 2882-2883] 및 문헌[S.H. Lee et al., Liquid Crystals 39(9), 2012, 1141-1148] 참조).
디스플레이의 전체 영역에 걸쳐 액정의 수평 정렬을 달성하기 위해, 액정과 접촉하는 정렬 층이 기판 상부에 필요하다. 액정을 수평 정렬시키기 위해, 러빙된 폴리이미드가 오랫동안 사용되어왔다.
그러나, 러빙 공정은 다수의 문제(예컨대, 무라(mura), 오염, 정전기 방전 문제, 잔해물 등)를 야기한다. 따라서, 폴리이미드 층의 제조, 층 처리, 및 범프(bump) 또는 중합체 층을 사용한 개선을 위한 노력이 비교적 많이 든다. 따라서, 단순화 기술이 바람직할 것이며, 이는, 한편으로는, 생산 비용을 감소시키고, 다른 한편으로는 이미지 품질(시야각 의존성, 콘트라스트 및 응답 시간)을 최적화하는 데 도움이 될 것이다.
종래 기술에서, 적합한 발색단을 포함하는 중합체의 배향 메커니즘이 기술되었으며, 여기서는, 선형 편광된 광을 조사하여 바람직한 분자 배치를 제공함으로써, 광개질(photomodification)이 개시된다(미국 특허 제 5,389,698 호 참조). 이러한 발견에 기초하여, 광정렬이 개발되었으며, 이는, 정렬 표면의 이러한 광-유도된 방향성 배치(light-induced orientational ordering)에 의해 러빙을 피하는 액정 정렬 달성 기술이다.
광정렬은, 러빙을 광-유도된 방향성 배치로 대체함으로써 러빙을 피하는 액정(LC) 정렬 달성 기술이다. 이는, 광분해, 광이량체화 및 광이성질체화 메커니즘을 통해 달성될 수 있다. 이와 관련하여, 문헌[N.A. Clark et al., Langmuir 2010, 26(22), 17482-17488]은, 구조식
Figure pct00001
의 화합물을 기판 상에 자가-조립하여, 액정의 수평 정렬을 유도하도록 광정렬될 수 있는 단층을 제공할 수 있음을 보여주었다. 그러나, LC 셀의 제조 이전에 별도의 자가-조립 단계가 수행되으며, 광에 대한 노출시 정렬의 가역성이 보고되었다.
또한, 문헌[Mizusaki et al. Liquid Crystals 2017, 1-8]은, 통상적인 정렬 층을 사용하지 않고, 수평 자가-정렬 프린지-필드 스위칭 모드의 액정 셀의 제조를 개시하고 있다.
비록, IPS/FFS 디스플레이가 일반적으로, 콘트라스트의 대등한 낮은 시야각 의존성을 나타내지만, 교차된 선형 편광자가 상기 모드에 사용될 경우, 여전히 광 누출의 문제가 존재한다.
교차된 선형 편광자와 관련된 광 누출 문제를 해결하기 위해, 몇 가지 보상 방법이 개시되었다. 예를 들어, 문헌[Chen et al., "Optimum film compensation modes for TN and VA LCDs", SID 1998 Digest, pp 315-318 (1998)] 및 문헌[J. E. Anderson and P. J. Bos, "Methods and concerns of compensating in-plane switching liquid crystal displays", Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 39, pp 6388-6392 (2000)]에서는, 양의 복굴절 C-필름(nx = ny < nz)과 양의 복굴절 A-필름 (nx > ny = nz)을 사용하는 방법이 개시되어 있으며, 여기서 z-축은 필름 표면의 법선 방향(즉, 필름 두께 방향)을 따르고, x-축은 광학 축 방향에 평행하다.
교차된 선형 편광자의 광 누출을 보상하기 위해 단일 이축 필름(nx > ny > nz)을 사용하는 대안적인 방법이 문헌[Y. Saitoh et al., "Optimum film compensation of viewing angle of contrast in in-plane-switching-mode liquid crystal display", Jpn. J. Appl. Phys. Part 1, Vol. 37, pp 4822-4828 (1998)]에 개시되어 있다.
또한, 넓은 파장 범위에서 광 누출을 보상하기 위해 두개의 이축 필름을 사용하는 설계가 문헌[T. Ishinable et al., "A wide viewing angle polarizer and a quarter-wave plate with a wide wavelength range for extremely high quality LCDs", IDW"01, pp 485-488 (2001)] 및 문헌[T. Ishinable et al., "A wide viewing angle polarizer with a large wavelength range", Jpn. Appl. Phys. Part 1, Vol. 41, pp. 4553-4558 (2002)]에 개시되어 있다.
그러나, 상기 언급된 모든 방법 및 수단은 LC 셀과 편광자 사이에 통상적으로 사용되며, 결과적으로 유리 또는 중합체 층에 의해 LC로부터 분리되며, 이는, 몇몇 상황에서, 예를 들어 터치 스크린 용도 또는 플렉서블 디스플레이의 경우, 기판 물질의 복굴절과 관련된 변화로 인해 바람직하지 않다. 상기 문제 및 이의 각각의 해결책 중 일부는, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제 2012/0099053 A1 호, 국제 특허 출원 공개 제 WO 2009/037565 A2 호 및 유럽 특허 출원 제 2990862 A1 호에 개시되어 있으며, 이들 모두는 광학 필름의 셀내 적용을 제안한다.
구체적으로, 광학 필름 또는 위상차판(retarder)이 일반적으로 LC 셀과 편광자 사이에 배치되는 통상적인 디스플레이에 비해, 광학 위상차 필름의 셀내 적용은 몇몇 이점을 갖는다. 예를 들어, LC 셀을 형성하는 유리 기판의 바깥쪽에 광학 필름이 부착된 디스플레이는 일반적으로 시차 문제를 겪으며, 이는 시야각 특성을 심각하게 손상시킬 수 있다. 광학 필름이 LC 디스플레이 셀 안쪽에 위치하면, 이러한 시차 문제가 감소되거나 이를 피할 수 있다.
또한, 광학 필름의 셀내 적용은 LCD 장치의 총 두께의 감소를 허용하며, 이는 평판 디스플레이에 중요한 이점이다. 또다른 이점은, 생성 디스플레이가 더욱 강성이 된다는 것이다.
그러나, 광학 필름의 모든 상기 언급된 셀내 적용은, 인접한 광학 필름과 독립적으로 액정을 수평 정렬시키기 위해 광학 필름의 상부에 추가의 정렬 층을 사용한다. 예를 들어, 반응성 메소젠 혼합물 또는 중합가능 LC 물질로부터 수득될 수 있는 광학 필름은 인접한 액정 매질의 정렬(이는, 경화 후 사용되는 반응성 메소젠의 정렬에 의해 유발됨)에 영향을 미친다. 이에 따라, 중합된 필름 내의 액정 분자의 배향은 평면이거나(즉, 액정 분자가 상기 층에 실질적으로 평행하게 배향됨), 호메오트로픽이거나(상기 층에 대해 직각 또는 수직), 또는 경사질 수 있다. 상응하는 광학 필름은, 예를 들어 유럽 특허 제 0 940 707 B1 호, 유럽 특허 제 0 888 565 B1 호, 및 영국 특허 제 2 329 393 B1 호에 기술되어 있다.
따라서, 사용된 광학 필름의 상부에 추가적인 정렬 층, 예를 들어 러빙 폴리이미드가 일반적으로 적용된다. 통상적으로 공지된 바와 같이, 폴리이미드는 약 180℃ 내지 220℃ 또는 그 이상 범위의 매우 고온에서 처리되며, 결과적으로, 모든 유형의 기판(예컨대, 가요성 플라스틱)과 상용성이 아니다. 또한, 상기 온도에서의 폴리이미드의 소성 또는 어닐링은 전형적으로 광학 필름(특히, 반응성 메소젠에 기초한 광학 필름)의 위상차를 열화시키며, 이는, 상기 광학 필름이 셀내 적용에 바람직하지 않게 만든다. 또한, 상기 이미 언급된 바와 같이, 폴리이미드의 후속 러빙 과정은 다수의 다른 문제(예컨대, 무라, 오염, 정전기 방전 문제, 잔해물 등)를 야기한다.
요약하면, 종래 기술의 시도는 몇몇 단점(예컨대, 특히, 콘트라스트 비 감소 또는 바람직하지 않은 공정 단계)과 관련되어 있으며, 이는 특히, 대응 LC 장치의 대량 생산을 위한 통상적으로 공지된 방법 또는 물질과 상용성이 아니다.
따라서, 본 발명의 하나의 목적은, 종래 기술의 단점을 갖지 않고 바람직하게는 상기 및 하기 언급되는 이점을 갖는, 바람직하게는 FFS 또는 IPS 모드의 대안적 또는 바람직하게는 개선된 액정(LC) 광 변조 소자 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 하기 상세한 설명으로부터 당업자에게 즉시 자명하다.
놀랍게도, 본 발명자들은, 청구항 제 1 항에 따른 광 변조 소자를 제공함으로써, 상기 정의된 목표 중 하나 이상이 달성될 수 있음을 발견하였다.
용어 및 정의
용어 "액정", "준결정(mesomorphic) 화합물" 또는 "메소젠성 화합물"(간단히, "메소젠"으로도 지칭됨)은, 온도, 압력 및 농도의 적절한 조건 하에 메조상(mesophase)(네마틱, 스멕틱 상 등) 또는 특히 LC 상으로서 존재할 수 있는 화합물을 의미한다. 비-양친성 메소젠성 화합물은, 예를 들어 하나 이상의 칼라미틱(calamitic), 바나나-형태 또는 디스코틱(discotic) 메소젠성 기를 포함한다.
용어 "메소젠성 기"는, 액정 상(또는 메조 상) 거동을 유도할 수 있는 능력을 가진 기를 의미한다. 메소젠성 기를 포함하는 화합물 자체가 액정 메조상을 나타낼 필요는 없다. 다른 화합물과의 혼합물에서만, 또는 메소젠성 화합물 또는 물질 또는 이들의 혼합물이 중합되는 경우에만, 액정 메조상을 나타내는 것도 가능하다. 이는, 저분자량 비-반응성 액정 화합물, 반응성 또는 중합가능 액정 화합물 및 액정 중합체를 포함한다. 단순화를 위해, 용어 "액정"은 이후로 메소젠성 및 LC 물질 둘 다에 대해 사용된다.
칼라미틱 메소젠성 기는 일반적으로, 서로 직접적으로 또는 연결기를 통해 연결된 하나 이상의 방향족 또는 비-방향족 환형 기로 이루어진 메소젠성 코어를 포함하고, 임의적으로, 메소젠성 코어의 말단에 부착된 말단 기를 포함하고, 임의적으로, 메소젠성 코어의 장측에 부착된 하나 이상의 측부 기를 포함하며, 이때 이들 말단 기 및 측부 기는 일반적으로, 예를 들면 카빌 또는 하이드로카빌 기, 극성 기, 예컨대 할로겐, 나이트로, 하이드록시, 또는 중합가능 기로부터 선택된다.
용어 "반응성 메소젠" 또는 "중합가능 LC 화합물"은, 중합가능 메소젠성 또는 액정 화합물, 바람직하게는 단량체성 화합물을 의미한다. 이들 화합물은 순수한 화합물로서, 또는 광개시제, 억제제, 계면활성제, 안정화제, 쇄-전달제, 또는 비-중합가능 화합물로 작용하는 다른 화합물과 반응성 메소젠과의 혼합물로서 사용될 수 있다.
하나의 중합가능 기를 갖는 중합가능 화합물은 "일반응성" 화합물로도 지칭되고, 2개의 중합가능 기를 갖는 화합물은 "이반응성" 화합물로 지칭되고, 2개 초과(즉, 3개, 4개, 5개 또는 그 이상)의 중합가능 기를 갖는 화합물은 "다반응성" 화합물로 지칭된다. 중합가능 기가 없는 화합물은 또한 "비-반응성" 또는 "비-중합가능" 화합물로 지칭된다.
용어 LC 물질, LC 매질, LC 조성물(각각, 비-중합가능 또는 중합가능, 또는 광반응성 또는 비-광반응성임) 또는 이들의 혼합물은 80 중량% 초과, 바람직하게는 90 중량% 초과, 바람직하게는 95 중량% 초과의 메소젠성 화합물(상기 및 하기 기술됨)을 포함하는 물질을 의미한다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따라 사용되는 LC 매질의 광정렬 성분 (A)는 바람직하게는, 하나 이상의 광반응성 화합물, 바람직하게는 하나 이상의 광반응성 메소젠성 화합물로 이루어진다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 LC 매질의 액정 성분 (B)는 바람직하게는, 하나 이상의 비-중합가능 메소젠성 또는 네마토젠성 액정 화합물로 구성된다.
용어 "비-메소젠성 화합물 또는 물질"은, 상기 정의된 메소젠성 기를 함유하지 않는 화합물 또는 물질을 의미한다.
본 발명에 따른 광반응성 기는, 분자에 의해 흡수될 수 있는 적합한 파장의 광을 조사시, 결합 회전, 골격 재배열 또는 원자- 또는 기-전달에 의해 또는 이량 체화에 의해 분자의 기하구조 변화를 야기하는 분자의 작용기이다. 광반응성 기의 예는 -C=C- 이중 결합 및 아조 기(-N=N-)이다. 상기 광반응성 기를 포함하는 분자 구조 또는 하위-구조의 예는 스틸벤, (1,2-다이플루오로-2-페닐비닐)-벤젠, 신나 메이트, 4-페닐부트-3-엔-2-온, 캘콘, 쿠마린, 크로몬, 펜탈레논 및 아조벤젠이다.
용어 "광반응성 화합물" 또는 "감광성 화합물"은, 광반응성 기를 포함하고, 광조사시 반응(예컨대, 비제한적으로, 광이성질화, 광-유도된 2+2 고리부가, 광-프리스 재배열(photo-fries arrangement), 또는 필적할 만한 광분해 공정)에 의해 이의 구조 또는 형태가 변하는 화합물을 지칭한다. 광중합 반응은 상기 의미에 포함되지 않는다. 그러나, 본 발명에 기술된 바와 같은 광반응성 또는 감광성 화합물이 또한 중합가능 또는 광중합가능일 수 있다.
본 발명에 따른 광반응성 반응성 메소젠은, 하나 이상의 광반응성 기를 포함하는 반응성 메소젠성 화합물이다.
"중합가능 기"(P)는 바람직하게는, C=C 이중 결합 또는 C≡C 삼중 결합을 함유하는 기, 및 개환을 갖는 중합에 적합한 기(예를 들어, 옥세탄 또는 에폭사이드 기)로부터 선택된다.
바람직하게는, 중합가능 기(P)는 CH2=CW1-COO-, CH2=CW1-CO-,
Figure pct00002
, 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-, Phe-CH=CH-로 이루어진 군으로부터 선택되고, 이때 W1은 H, F, Cl, CN, CF3, 페닐 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬, 특히 H, F, Cl 또는 CH3를 나타내고,
W2는 H 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬, 특히 H, 메틸, 에틸 또는 n-프로필을 나타내고,
W3 및 W4는, 각각 서로 독립적으로, H, Cl 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬을 나타내고, Phe는, 임의적으로, 하나 이상의 라디칼 L(하기 정의된 바와 같지만, P-Sp는 아님)로 치환된 1,4-페닐렌을 나타내고, 바람직하게, 바람직한 치환기 L은 F, Cl, CN, NO2, CH3, C2H5, OCH3, OC2H5, COCH3, COC2H5, COOCH3, COOC2H5, CF3, OCF3, OCHF2, OC2F5, 및 페닐이고,
k1, k2 및 k3은, 각각 서로 독립적으로, 0 또는 1을 나타내고, k3은 바람직하게는 1을 나타내고, k4는 1 내지 10의 정수이다.
특히 바람직한 중합가능 기(P)는 CH2=CH-COO-, CH2=C(CH3)-COO-, CH2=CF-COO-, CH2=CH-, CH2=CH-O-, (CH2=CH)2CH-OCO-, (CH2=CH)2CH-O-,
Figure pct00003
이고, 이때 W2는 H 또는 탄소수 1 내지 5의 알킬, 특히 H, 메틸, 에틸 또는 n-프로필을 나타내고, k1은 0 또는 1을 나타낸다.
다른 바람직한 중합가능 기(P)는 비닐, 비닐옥시, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 플루오로아크릴레이트, 클로로아크릴레이트, 옥세탄 및 에폭사이드, 가장 바람직하게는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 특히 아크릴레이트이다.
바람직하게는, 모든 다반응성 중합가능 화합물 및 이의 하위 화학식은, 하나 이상의 라디칼 P-Sp- 대신, 2개 이상의 중합가능 기 P를 함유하는 하나 이상의 분지형 라디칼(다반응성 중합가능 라디칼)을 함유한다.
상기 유형의 적합한 라디칼 및 이를 함유하는 중합가능 화합물은, 예를 들어 미국 특허 제 7,060,200 B1 호 또는 미국 특허 출원 공개 제 2006/0172090 A1 호에 기술되어 있다.
하기 화학식 I*a 내지 I*k로부터 선택되는 다반응성 중합가능 라디칼이 특히 바람직하다:
Figure pct00004
상기 식에서,
알킬은 단일 결합 또는 탄소수 1 내지 12의 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌을 나타내고, 이때 하나 이상의 비인접 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-, 또는 -O-CO-O-로 대체될 수 있고, 이때 또한, 하나 이상의 H 원자는 F, Cl 또는 CN으로 대체될 수 있고, 여기서 Rx는 상기 언급된 의미 중 하나를 갖고,
aa 및 bb는, 서로 독립적으로, 0, 1, 2, 3, 4, 5 또는 6을 나타내고,
X는 X'에 대해 제시된 의미 중 하나를 갖고,
Pv 내지 Pz는, 각각 서로 독립적으로, P에 대해 상기 제시된 의미 중 하나를 갖는다.
바람직한 스페이서 기 Sp는, 라디칼 "P-Sp-"가 화학식 "P-Sp'-X'-"와 일치하도록, 화학식 Sp'-X'로부터 선택되고, 이때
Sp'는 탄소수 1 내지 20, 바람직하게는 탄소수 1 내지 12의 알킬렌을 나타내고, 이는 임의적으로 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다중치환되고, 이때 또한, 하나 이상의 비인접 CH2 기는, 각각 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자가 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -O-, -S-, -NH-, -NRxx-, -SiRxxRyy-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -NRxx-CO-O-, -O-CO-NR0xx-, -NRxx-CO-NRyy-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 대체되고,
X'는 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NRxx-, -NRxx-CO-, -NRxx-CO-NRyy-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -CF2CH2-, 바람직하게는 -O-, -S- -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NRxx-, -NRxx-CO-, -NRxx-CO-NRyy- 또는 단일 결합을 나타내고,
-CH2CF2-, -CF2CF2-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CRxx-, -CYxx=CYxx-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH- 또는 단일 결합을 나타내고,
Rxx 및 Ryy는, 서로 독립적으로, H 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬을 나타내고,
Yxx 및 Yyy는, 서로 독립적으로, H, F, Cl 또는 CN을 나타낸다.
전형적인 스페이서 기 Sp'는, 예를 들어 -(CH2)p1-, -(CH2CH2O)q1-CH2CH2-, -CH2CH2-S-CH2CH2-, -CH2CH2-NH-CH2CH2- 또는 -(SiRxxRyy-O)p1-이고, 이때 p1은 1 내지 12의 정수이고, q1은 1 내지 3의 정수이고, Rxx 및 Ryy는, 서로 독립적으로, 상기 언급된 의미를 갖는다.
특히 바람직한 -X'-Sp'- 기는 -(CH2)p1-, -O-(CH2)p1-, -OCO-(CH2)p1-, 또는 -OCOO-(CH2)p1-이고, 이때 p1은 1 내지 12의 정수이다.
특히 바람직한 Sp' 기는, 예를 들어 메틸렌, 에틸렌 또는 직쇄 알킬 쇄, 예를 들어 프로필렌, 부틸렌, 펜틸렌, 헥실렌, 헵틸렌, 옥틸렌, 노닐렌, 데실렌, 운데실렌, 도데실렌, 옥타데실렌 또는 에틸렌옥시에틸렌, 메틸렌옥시부틸렌, 에틸렌티오에틸렌, 에틸렌-N-메틸이미노에틸렌, 1-메틸알킬렌, 에텐일렌, 프로페닐렌 및 부텐일렌이다.
본원에서 용어 "중합체"는, 하나 이상의 별개 유형의 반복 단위(분자의 최소 구성 단위)의 골격을 포함하는 분자를 의미하는 것으로 이해되고, 통상적으로 공지된 용어 "올리고머", "공중합체", "단독중합체" 등을 포괄한다. 또한, 용어 "중합체"는, 중합체 자체에 더하여, 이러한 중합체의 합성에 참여하는 개시제, 촉매 및 다른 요소로부터의 잔기를 포함하며, 이때 상기 잔기는 상기 중합체에 공유적으로 혼입되지 않는 것으로 이해된다. 또한, 일반적으로 중합-후 정제 공정 동안 제거되는 상기 잔기 및 다른 요소는 전형적으로, 상기 중합체와 혼합되거나 뒤섞여, 용기 간에 또는 용매 또는 분산 매질 간에 전달되는 경우에 일반적으로 중합체와 함께 잔류하게 된다.
본원에서 용어 "(메트)아크릴계 중합체"는, (메트)아크릴계 단량체로부터 수득된 중합체, (메트)아크릴계 단량체로부터 수득될 수 있는 중합체, 및 메타크릴계 단량체 및 아크릴계 단량체의 혼합물로부터 수득될 수 있는 대응 공중합체를 포함한다.
용어 "중합"은, 다수의 중합가능 기 또는 상기 중합가능 기를 함유하는 중합체 전구체(중합가능 화합물)를 함께 결합함으로써 중합체를 형성하는 화학적 공정을 의미한다.
용어 "필름" 및 "층"은, 기계적 안정성을 갖는 강성 또는 가요성 자가-지지형 또는 자립형 필름뿐만 아니라, 지지 기판 상의 또는 두 기판 사이의 코팅 또는 층을 포함한다.
용어 "정렬" 또는 "배향"은, 소분자 또는 큰 분자의 단편과 같은 물질의 이방성 단위를, "정렬 방향"이라고 지칭되는 공통 방향으로 정렬(방향성 배치)시키는 것에 관한 것이다. 액정 물질의 정렬된 층에서, 액정 방향자는, 정렬 방향이 상기 물질의 이방성 축의 방향에 대응하도록 상기 정렬 방향과 일치한다.
예를 들어, 물질 층에서, 용어 액정 또는 RM 물질의 "균일한 배향" 또는 "균일한 정렬"은, 액정 또는 RM 분자의 분자 장축(칼라미틱 화합물의 경우) 또는 분자 단축(디스코틱 화합물의 경우)이 실질적으로 동일한 방향으로 배향되는 것을 의미한다. 즉, 액정 방향자의 라인들은 평행하다.
예를 들어, 액정 물질 층에서, 용어 "평면 또는 수평 배향/정렬"은, 액정 분자의 부분의 장축(칼라미틱 화합물의 경우) 또는 단축(디스코틱 화합물의 경우)이 상기 층의 평면에 실질적으로 평행(약 180°)하게 배향되는 것을 의미한다.
예를 들어, 물질 층에서, 용어 액정 물질의 "균일한 배향" 또는 "균일한 정렬"은, 액정 분자의 분자 장축(칼라미틱 화합물의 경우) 또는 분자 단축(디스코틱 화합물의 경우)이 실질적으로 동일한 방향으로 배향되는 것을 의미한다. 즉, 액정 방향자의 라인들은 평행하다.
용어 "방향자"는 당분야에 공지되어 있고, 액정 분자의 분자 장축(칼라미틱 화합물의 경우) 또는 분자 단축(디스코틱 화합물의 경우)의 바람직한 배향 방향을 의미한다. 상기 이방성 분자의 단축 배향의 경우, 방향자는 이방성의 축이다.
용어 "콜레스테릭 구조" 또는 "나선형으로 비틀린 구조"는, 방향자가 필름 평면에 평행하고, 필름 평면에 수직인 축 주위로 나선형으로 비틀린, LC 분자를 포함하는 필름을 지칭한다.
용어 "호메오트로픽 구조" 또는 "호메오트로픽 배향"은, 광학 축이 필름 평면에 실질적으로 수직인 필름을 나타낸다.
용어 "평면 구조", "수평 배향" 또는 "평면 배향"은, 광학 축이 필름 평면에 실질적으로 평행한 필름을 지칭한다.
"경사진 구조" 또는 "경사진 배향"은, 광학 축이 필름 평면에 대해 0 내지 90°의 각도로 경사진 필름을 지칭한다.
"펼쳐진 구조" 또는 "펼쳐진 배향"은, 경사각이 필름 평면에 수직인 방향으로, 바람직하게는 최소값 내지 최대값으로 변하는, 상기 정의된 바와 같은 경사진 배향을 의미한다.
평균 경사각(θave)은 하기와 같다.
Figure pct00005
상기 식에서,
θ'(d')는, 필름 내의 두께(d')에서의 국부적 경사각이고,
d는 필름의 총 두께이다.
펼쳐진 필름의 경사각은, 달리 언급되지 않는 한, 이후로 평균 경사각(θave)으로서 제시된다.
단순화를 위해, 뒤틀린, 평면, 호메오트로픽, 경사진 또는 펼쳐진 배향 또는 구조를 갖는 광학 필름은 이후로, 각각 "콜레스테릭 필름", "평면 필름", "호메오트로픽 필름", "경사진 필름" 또는 "펼쳐진 필름"으로도 지칭된다.
경사진 및 펼쳐진 필름은 "O-플레이트"로도 지칭된다.
용어 "A-플레이트" 또는 "평면 필름"은, 층의 평면에 평행하게 배향된 이상 축을 갖는 단축 복굴절성 물질 층을 사용하는 광학 필름을 지칭한다.
용어 "C-플레이트" 또는 "호메오트로픽 필름"은, 층의 평면에 수직으로 배향된 이상 축을 갖는 단축 복굴절성 물질 층을 사용하는 광학 필름을 지칭한다.
균일한 배향을 갖는 광학적 단축 복굴절성 액정 물질을 포함하는 A/C-플레이트에서, 필름의 광학 축은 이상 축의 방향으로 제시된다. 양의 복굴절률을 갖는 광학적 단축 복굴절성 물질을 포함하는 A(또는 C)-플레이트는 "양의 A(또는 C)-플레이트" 또는 "+A(또는 +C)-플레이트"로도 지칭된다.
음의 복굴절률을 갖는 광학적 단축 복굴절성 물질(예컨대, 디스코틱 이방성 물질)의 필름을 포함하는 A(또는 C)-플레이트는, 디스코틱 물질의 배향에 따라 "음의 A(또는 C)-플레이트" 또는 "-A(또는 C)-플레이트"로도 지칭된다. 스펙트럼의 자외선 부분의 반사 대역을 갖는 콜레스테릭 칼라미틱 물질로부터 제조된 필름은 또한, 음의 C-플레이트의 광학을 갖는다.
이축 필름은, 하기 이축성 지수(biaxiality index)로 나타내어질 수 있는 이축성 정도를 나타낸다:
BI = R0/Rth
상기 식에서,
R0은 d . (nx - ny)이고,
Rth는 d . [(nx + ny)/2 - nz]이고, 이때
d는 필름 두께이고,
nx 및 ny는 필름 평면 내에서 직각(orthogonal) 방향의 주요 굴절률이고,
nz는 필름 평면에 대해 수직 방향의 주요 굴절률이다.
문헌[C. Tschierske, G. Pelzl and S. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368]에서 제시된 정의가, 본원의 액정 물질과 관련하여 전술된 정의 및 특히 비-정의된 용어에 추가적으로 적용될 것이다.
본원에서 복굴절률(Δn)은 하기 식으로 정의된다:
Δn = ne - no
상기 식에서, ne는 이상 굴절률이고, no는 정상 굴절률이고, 유효 평균 굴절률(nav.)은 하기 식으로 제시된다:
nav. = ((2no 2 + ne 2)/3)½.
이상 굴절률(ne.) 및 정상 굴절률(no)은, 문헌["Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", Status Nov. 1997, Merck KGaA, Germany]에 따라, 개조된 아베(Abbe) 굴절계를 사용하여 측정될 수 있다.
용어 "음의 (광학) 분산"은, 역 복굴절 분산을 나타내는 복굴절성 또는 액정 물질 또는 층을 지칭하며, 이때 복굴절률(Δn)의 규모는 파장(λ)이 증가함에 따라 증가한다. 즉, │Δn(450)│ < │Δn(550)│ 또는 Δn(450)/Δn(550) < 1이다(이때, Δn(450) 및 Δn(550)은 각각 450 nm 및 550 nm의 파장에서 측정된 물질의 복굴절률임). 반대로, "양의 (광학) 분산"은 │Δn(450)│ > │Δn(550)│ 또는 Δn(450)/Δn(550) > 1인 물질 또는 층을 의미한다. 또한, 예를 들어 문헌[A. Uchiyama, T. Yatabe "Control of Wavelength Dispersion of Birefringence for Oriented Copolycarbonate Films Containing Positive and Negative Birefringent Units". J. Appl. Phys. Vol. 42 pp 6941-6945 (2003)]을 참조한다.
제시된 파장에서의 광학 위상차가, 복굴절률(Δn(λ))과 층 두께(d)의 곱으로서 정의되기 때문에[R(λ) = Δn(λ)·d], 광학 분산은, Δn(450)/Δn(550) 비에 의한 "복굴절 분산"으로서 표현되거나, R(450)/R(550) 비에 의한 "위상차 분산"으로서 표현되고, 이때, R(450) 및 R(550)은 각각 450 nm 및 550 nm의 파장에서 측정된 물질의 위상차이다. 층 두께(d)는 파장에 따라 변하지 않기 때문에, R(450)/R(550)은 Δn(450)/Δn(550)과 동일하다. 따라서, 음의 또는 역 분산을 갖는 물질 또는 층에서 R(450)/R(550) < 1 또는 │R(450)│ < │R(550)│이고, 양의 또는 정상 분산을 갖는 물질 또는 층에서 R(450)/R(550) > 1 또는 │R(450)│ > │R(550)│이다.
본 발명에서, 달리 언급되지 않는 한, "광학 분산"은 위상차 분산(즉, R(450)/R(550) 비)을 의미한다.
용어 "고 분산"은, 1로부터의 큰 편차를 나타내는 분산의 절대값을 의미하고, 용어 "저 분산"은, 1로부터의 작은 편차를 나타내는 분산의 절대값을 의미한다. 따라서, "고 음의 분산"은 분산 값이 1보다 상당히 작음을 의미하고, "저 음의 분산"은 분산 값이 1보다 단지 약간 작음을 의미한다.
물질의 위상차(R(λ))는 분광 타원편광계, 예를 들어 제이에이 울람 컴파니(J. A. Woollam Co.)에서 제조한 M2000 분광 타원편광계를 사용하여 측정될 수 있다. 상기 장치는 전형적으로 370 내지 2000 nm 범위의 파장에 걸쳐 복굴절성 샘플(예를 들어, 석영)의 광학 위상차를 나노미터 단위로 측정할 수 있다. 이러한 데이터로부터 물질의 분산(R(450)/R(550) 또는 Δn(450)/Δn(550))을 계산하는 것이 가능하다.
이들 측정의 수행 방법은 문헌[National Physics Laboratory (London, UK) by N. Singh in October 2006 and entitled "Spectroscopic Ellipsometry, Part1-Theory and Fundamentals, Part 2 - Practical Examples and Part 3 - measurements"]에 제시되어 있다. 문헌[Retardation Measurement (RetMeas) Manual (2002) and Guide to WVASE (2002) (Woollam Variable Angle Spectroscopic Ellipsometer) published by J. A. Woollam Co. Inc (Lincoln, NE, USA)]에 기술된 측정 절차를 따른다. 달리 언급되지 않는 한, 상기 방법은 본 발명에 기술된 물질, 필름 및 소자의 위상차를 결정하는데 사용된다.
가시광은, 약 400 nm 내지 약 800 nm 범위의 파장을 갖는 전자기 복사선이다. 자외선(UV) 광은, 약 200 nm 내지 약 400 nm 범위의 파장을 갖는 전자기 복사선이다.
본원과 관련하여 용어 "투명한"은, 장치를 통한 광의 투과율이 입사광의 65% 이상, 더욱 바람직하게는 80% 이상, 더더욱 바람직하게는 90% 이상임을 의미하는 것으로 이해된다.
본원에 따르면, 용어 "선형 편광된 광"은, 적어도 부분적으로 선형 편광된 광을 의미한다. 바람직한 실시양태에서, 정렬 광은, 5 초과:1의 편광도로 선형 편광된다. 선형 편광된 광의 파장, 강도 및 에너지는 광정렬가능 물질의 감광성에 따라 선택된다. 전형적으로, 상기 파장은 UV-A, UV-B 및/또는 UV-C 범위 또는 가시광 범위 이내이다. 바람직한 실시양태에서, 선형 편광된 광은 450 nm 미만, 더욱 바람직하게는 420 nm 미만의 파장의 광을 포함한다.
방사 조도(irradiance)((Ee) 또는 방사 전력(radiation power)은, 표면 상에 입사하는, 단위 면적(dA) 당 전자기 복사선의 힘(dθ)으로 정의된다:
Ee = dθ/dA.
방사선 노출 또는 방사선량(radiation dose)(He)은, 시간(t) 당 방사 조도(Ee) 또는 방사 전력이다:
He = Ee · t.
용어 "등명점"은, 최고 온도 범위를 갖는 메조상과 등방성 상 간의 전이가 발생하는 온도를 의미한다.
본원 전체에 걸쳐, 및 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 모든 농도는 중량%로 인용되며, 각각의 전체 혼합물에 관한 것이고, 모든 온도는 섭씨로 인용되며, 모든 온도 차는 차등 ℃로 인용된다.
본원에서 용어 "양의 유전율을 갖는"은, Δε>3.0 초과인 화합물 또는 성분에 대해 사용되고, 용어 "중성 유전율을 갖는"은, -1.5≤Δε≤3.0인 화합물 또는 성분에 대해 사용되며, 용어 "음의 유전율을 갖는"은, Δε<-1.5인 화합물 또는 성분에 대해 사용된다.
Δε은 1 kHz의 주파수 및 20℃에서 결정된다. 각각의 화합물의 유전 이방성은 네마틱 호스트 혼합물 중의 각각의 개별 화합물의 10% 용액의 결과로부터 결정된다. 호스트 매질 중의 각각의 화합물의 용해도가 10% 미만인 경우, 상기 농도는 생성 매질이 적어도 이의 특성을 결정할 수 있을 만큼 충분히 안정할 때까지 2배 감소한다. 그러나, 바람직한 실시양태에서, 상기 결과의 유의성을 가능한 한 높게 유지하기 위해서는, 상기 농도를 바람직하게는 5% 이상으로 유지해야 한다. 시험 혼합물의 정전용량은 호메오트로픽 정렬을 갖는 셀 및 수평 정렬을 갖는 셀 둘 다에서 측정한다. 상기 두 유형의 셀에서의 셀 간격은 약 20 μm이다. 인가된 전압은, 1 kHz의 주파수 및 전형적으로 0.5 V 내지 1.0 V의 근평균제곱 값을 갖는 방형파이지만, 이는 항상 각각의 시험 혼합물의 용량성 문턱값 미만이 되도록 선택된다.
Δε은 (ε∥-ε⊥)으로 정의되고, εav.는 (ε∥ + 2ε⊥)/3으로 정의된다. 화합물의 유전율은 관심 화합물의 첨가시 호스트 매질의 각각의 값들의 변화로부터 결정된다. 상기 값은 관심 화합물의 100% 농도로 외삽된다. 전형적인 호스트 매질은 ZLI-4792 또는 BL-087이고, 이들 둘 다 독일 다름스타트 소재의 메르크(Merck)로부터 시판된다.
문맥상 달리 제시되지 않는 한, 본원에서 용어의 복수 형태는 단수 형태를 포함하는 것으로 간주되어야 하고, 그 역도 성립한다.
본 발명의 경우,
Figure pct00006
는 1,4-사이클로헥실렌을 나타내고, 바람직하게는
Figure pct00007
는 트랜스-1,4-사이클로헥실렌을 나타낸다.
본 발명의 경우,
Figure pct00008
는 1,4-페닐렌을 나타낸다.
본 발명의 경우, -COO- -C(=O)O- 또는 -CO2- 기는 구조식
Figure pct00009
의 에스터 기를 나타내고, -OCO-, -OC(=O)-, -O2C- 또는 -OOC- 기는 구조식
Figure pct00010
의 에스터 기를 나타낸다.
상기 및 하기에서 "카빌 기"는, 하나 이상의 탄소 원자를 함유하고 추가의 원자를 함유하지 않거나(예컨대, -C≡C-), 또는 임의적으로, 하나 이상의 추가의 원자(예컨대, N, O, S, P, Si, Se, As, Te 또는 Ge)를 함유하는(예를 들어, 카보닐 등) 1가 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 Ge)를 추가로 함유하는 카빌 기를 나타낸다.
카빌 또는 하이드로카빌 기는 포화되거나 불포화된 기일 수 있다. 불포화된 기는, 예를 들어 아릴, 알켄일 또는 알킨일 기이다. 탄소수 3 초과의 카빌 또는 하이드로카빌 기는 직쇄, 분지쇄 및/또는 환형일 수 있고, 스파이로 연결 또는 축합된 고리를 함유할 수 있다.
본원 전반에 걸쳐, 용어 "아릴 및 헤테로아릴 기"는, 일환형 또는 다환형일 수 있는 기를 포함하며, 즉, 1개의 고리(예컨대, 페닐) 또는 융합되거나(예컨대, 나프틸) 공유적으로 연결된(예컨대, 바이페닐) 2개 이상의 고리일 수 있거나, 융합된 고리와 연결된 고리의 조합을 함유할 수 있다.
헤테로아릴 기는, 바람직하게는 O, N, S 및 Se로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로원자를 포함한다. 탄소수 6 내지 25의 일환형, 이환형 또는 삼환형 아릴 기 및 탄소수 2 내지 25의 일환형, 이환형 또는 삼환형 헤테로아릴 기가 특히 바람직하고, 이들 기는 융합된 고리를 임의적으로 포함하고, 임의적으로 치환된다. 또한, 5원, 6원 또는 7원 아릴 및 헤테로아릴 기가 바람직하고, 이때, 또한, 하나 이상의 CH 기는, O 원자들 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, N, S 또는 O로 대체될 수 있다. 바람직한 아릴 기는, 예컨대, 페닐, 바이페닐, 터페닐, [1,1':3',1'']-터페닐-2'-일, 나프틸, 안트라센, 바이나프틸, 페난트렌, 피렌, 다이하이드로피렌, 크리센, 페릴렌, 테트라센, 펜타센, 벤조피렌, 플루오렌, 인덴, 인데노플루오렌, 스파이로바이플루오렌이고, 더욱 바람직하게는 1,4-페닐렌, 4,4'-바이페닐렌, 1,4-터페닐렌이다.
바람직한 헤테로아릴 기는, 예컨대, 5원 고리, 예컨대 피롤, 피라졸, 이미다졸, 1,2,3-트라이아졸, 1,2,4-트라이아졸, 테트라졸, 퓨란, 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, 이소-인돌, 인돌리진, 인다졸, 벤즈이미다졸, 벤조트라이아졸, 푸린, 나프티미다졸, 페난트리미다졸, 피리디미다졸, 피라진이미다졸, 퀸옥살린이미다졸, 벤족사졸, 나프톡사졸, 안트록사졸, 페난트록사졸, 이속사졸, 벤조티아졸, 벤조퓨란, 이소벤조퓨란, 다이벤조퓨란, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 프테리딘, 벤조-5,6-퀴놀린, 벤조-6,7-퀴놀린, 벤조-7,8-퀴놀린, 벤조이소퀴놀린, 아크리딘, 페노티아진, 페녹사진, 벤조피리다진, 벤조피리미딘, 퀸옥살린, 페나진, 나프티리딘, 아자카바졸, 벤조카볼린, 페난트리딘, 페난트롤린, 티에노[2,3b]티오펜, 티에노[3,2b]티오펜, 다이티에노티오펜, 이소벤조티오펜, 다이벤조티오펜, 벤조티아다이아조티오펜 또는 이들 기의 조합이다. 헤테로아릴 기는 또한, 알킬, 알콕시, 티오알킬, 불소, 플루오로알킬 또는 추가의 아릴 또는 헤테로아릴 기로 치환될 수 있다.
본원과 관련하여, "(비-방향족) 지환족 및 헤테로환형 기"는, 포화된 고리(즉, 단일 결합을 독점적으로 포함하는 고리) 및 부분적으로 불포화된 고리(즉, 다중 결합을 또한 포함할 수 있는 고리) 둘 다를 지칭한다. 헤테로환형 고리는, 바람직하게는 Si, O, N, S 및 Se로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로원자를 포함한다. (비-방향족) 지환족 및 헤테로환형 기는 일환형(즉, 하나의 고리만 함유함)(예를 들어, 사이클로헥산) 또는 다환형(즉, 복수의 고리를 포함함)(예를 들어, 데카하이드로-나프탈렌 또는 바이사이클로옥탄)일 수 있다. 포화된 기가 특히 바람직하다. 또한, 융합된 고리를 임의적으로는 포함하고 임의적으로 치환된 탄소수 3 내지 25의 일환형, 이환형 또는 삼환형 기가 바람직하다. 또한, 5원, 6원, 7원 또는 8원 탄소환형 기가 바람직하고, 이때 또한, 하나 이상의 탄소 원자는 Si로 대체될 수 있고/있거나 하나 이상의 CH 기는 N으로 대체될 수 있고/있거나 하나 이상의 비인접 CH2 기는 -O- 및/또는 -S-로 대체될 수 있다. 바람직한 지환족 및 헤테로환형 기는 5원 기, 예컨대 사이클로헵탄, 테트라하이드로퓨란, 테트라하이드로티오퓨란, 피롤리딘; 6원 기, 예컨대 사이클로헥산, 실리난, 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, 스파이로[3.3]헵탄-2,6-다이일, 옥타하이드로-4,7-메타노인단-2,5-다이일, 더욱 바람직하게는 1,4-사이클로헥실렌, 4,4'-바이사이클로헥실렌, 3,17-헥사데카하이드로-사이클로펜타[a]페난트렌이고, 이들은 임의적으로는 하나 이상의 동일하거나 상이한 L 기로 치환된다. 특히 바람직한 아릴, 헤테로아릴, 지환족 및 헤테로환형 기는 1,4-페닐렌, 4,4'-바이페닐렌, 1,4-터페닐렌, 1,4-사이클로헥실렌, 4,4'-바이사이클로헥실렌 및 3,17-헥사데카하이드로사이클로펜타[a]-페난트렌이고, 이들은 임의적으로, 하나 이상의 동일하거나 상이한 L 기로 치환된다.
상기 언급된 아릴, 헤테로아릴, 지환족 및 헤테로환형 기의 바람직한 치환기(L)는, 예를 들어 용해성-촉진 기(예컨대, 알킬 또는 알콕시) 및 전자-끌개 기(예컨대, 불소, 나이트로 또는 나이트릴)이다.
바람직한 치환기(하기에서 "L"로도 지칭됨)는, 예를 들어 F, Cl, Br, I, -OH, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(Rx)2, -C(=O)Yx, -C(=O)Rx, -C(=O)ORx, -N(Rx)2이고, 이때 Rx는 상기 언급된 의미를 갖고, Yx는, 할로겐, 임의적으로 치환된 실릴, 4 내지 40개, 바람직하게는 4 내지 20개의 고리 원자를 갖는 임의적으로 치환된 아릴 또는 헤테로아릴, 및 탄소수 1 내지 25의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알켄일, 알킨일, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시를 나타내고, 이때 하나 이상의 H 원자는 임의적으로 F 또는 Cl로 대체될 수 있다.
"치환된 실릴 또는 아릴"은 바람직하게, 할로겐, -CN, Ry, -ORy, -CO-Ry, -CO-O-Ry, -O-CO-Ry 또는 -O-CO-O-Ry(이때, Ry는 H, 탄소수 1 내지 12의 직쇄, 분지쇄 또는 환형 알킬 쇄임)로 치환된 실릴 또는 아릴을 의미한다.
상기 및 하기 화학식에서, 치환된 페닐 고리
Figure pct00011
는 바람직하게는
Figure pct00012
Figure pct00013
이고, 이때 L은, 각각의 경우 동일하거나 상이하게, 상기 및 하기에 제시되는 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.
"할로겐"은, F, Cl, Br 또는 I, 바람직하게는 F 또는 C, 더욱 바람직하게는 F를 나타낸다.
상기 및 하기에서 용어 "알킬", "아릴", "헤테로아릴" 등은 또한 다가 기, 예를 들어 알킬렌, 아릴렌, 헤테로아릴렌 등을 포함한다.
용어 "아릴"은, 방향족 탄소 기 또는 이로부터 유도된 기를 나타낸다.
용어 "헤테로아릴"은, 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는, 상기 정의에 따른 "아릴"을 나타낸다.
바람직한 알킬 기는, 예컨대, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, s-부틸, t-부틸, 2-메틸부틸, n-펜틸, s-펜틸, 사이클로펜틸, n-헥실, 사이클로헥실, 2-에틸헥실, n-헵틸, 사이클로헵틸, n-옥틸, 사이클로옥틸, n-노닐, n-데실, n-운데실, n-도데실, 도데칸일, 트라이플루오로메틸, 퍼플루오로-n-부틸, 2,2,2-트라이플루오로에틸, 퍼플루오로옥틸, 퍼플루오로헥실 등이다.
바람직한 알콕시 기는, 예컨대, 메톡시, 에톡시, 2-메톡시에톡시, n-프로폭시, i-프로폭시, n-부톡시, i-부톡시, s-부톡시, t-부톡시, 2-메틸부톡시, n-펜톡시, n-헥속시, n-헵톡시, n-옥톡시, n-노녹시, n-데콕시, n-운데콕시, n-도데콕시이다.
바람직한 알켄일 기는, 예컨대, 에텐일, 프로페닐, 부텐일, 펜텐일, 사이클로펜텐일, 헥센일, 사이클로헥센일, 헵텐일, 사이클로헵텐일, 옥텐일, 사이클로옥텐일이다.
바람직한 알킨일 기는, 예컨대 에틴일, 프로핀일, 부틴일, 펜틴일, 헥신일, 옥틴일이다.
바람직한 아미노 기는, 예컨대, 다이메틸아미노, 메틸아미노, 메틸페닐아미노, 페닐아미노이다.
본원 명세서 및 청구범위에 걸쳐, 용어 "포함하다", "함유하다" 및 이들 용어의 변형, 예를 들면 용어 "포함하는"은, "포함하지만 이에 제한되지 않음"을 의미하고 다른 구성요소들을 배제하는(배제하지 않는) 것으로 의도되지 않는다. 다른 한편으로, 용어 "포함하다"는 또한 "~로 이루어지다"라는 용어를 포함하나 이에 제한되지 않는다.
본원 전체에 걸쳐, 용어 "수득될 수 있는", "수득되는" 및 이들 용어의 변형은, "포함하지만 이에 제한되지 않음"을 의미하고, 다른 성분들을 배제하는(배제하지 않는) 것으로 의도되지 않는다. 다른 한편으로는, 용어 "수득될 수 있는"은 또한, 용어 "수득되는"을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 사용되는 기판들 중 적어도 하나는 투명하고, 더욱 바람직하게는 두 기판 모두 투명하다. 기판은 바람직하게는, 특히, 각각 및 서로 독립적으로, 또다른 중합체성 물질 또는 금속 산화물(예컨대, ITO), 및 유리 또는 석영 플레이트, 바람직하게는 각각 및 서로 독립적으로, 유리 및/또는 ITO, 특히 유리/유리로 이루어질 수 있다.
적합하고 바람직한 중합체 기판은, 예를 들어 사이클로올레핀 중합체(COP), 환형 올레핀 공중합체(COC), 폴리에스터, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 폴리에틸렌-나프탈레이트(PEN), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리카보네이트(PC) 또는 트라이아세틸셀룰로스(TAC)의 필름, 매우 바람직하게는 PET 또는 TAC 필름이다. PET 필름은 듀퐁 테이진 필름스(DuPont Teijin Films)로부터 상표명 멜리넥스(Melinex)(등록상표) 하에 시판된다. COP 필름은, 예를 들어 제온 케미칼스 엘피(Zeon Chemicals L.P.)로부터 상표명 제오노(Zeonor)(등록상표) 또는 제오넥스(Zeonex)(등록상표) 하에 시판된다. COC 필름은, 예를 들어 토파스 어드밴스드 중합체스 인코포레이티드(Topas Advanced Polymers Inc.)로부터 상표명 토파스(Topas)(등록상표) 하에 시판된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시양태에서, 액정 매질 층은 한 쌍의 가요성 층들(예를 들어, 가요성 중합체 필름들) 사이에 위치된다. 본 발명에 따른 광 변조 소자는 결과적으로 가요성이고 구부러질 수 있으며, 예를 들어 권취될 수 있다. 상기 가요성 층은, 예를 들어 기판 층 및/또는 편광자를 나타낼 수 있다. 액정 매질 층이 가요성 층들 사이에 위치되는 바람직한 실시양태의 더욱 상세한 설명을 위해, 미국 특허 출원 공개 제 2010/0045924 A1 호를 참조한다.
기판 층은, 예를 들어 스페이서 또는 층 내 돌출 구조에 의해 서로 한정된 간격으로 유지될 수 있다. 전형적인 스페이서 물질은 당업자에게 통상적으로 공지되어 있으며, 바람직하게는 플라스틱, 실리카, 에폭시 수지 등으로부터 선택된다.
바람직한 실시양태에서, 기판들은 서로 약 1 μm 내지 약 50 μm 범위, 바람직하게는 서로 약 1 μm 내지 약 25 μm 범위, 더욱 바람직하게는 서로 약 1 μm 내지 약 15 μm의 범위의 간격으로 배열된다. 따라서, 액정 매질 층은 한쌍의 기판에 의해 형성된 내부공간 내에 위치한다.
또다른 바람직한 실시양태에서, 한 쌍의 편광자가 한 쌍의 기판들로서 작용하고, 추가의 기판이 필요하지 않거나 존재하지 않는다.
본 발명의 다른 바람직한 실시양태에서, 상기 광 변조 소자는 2개 이상의 편광자를 포함하며, 이들 중 적어도 하나는 액정 매질 층의 한쪽 면에 배치되고 적어도 하나는 액정 매질 층의 반대쪽 면에 배치된다. 본원에서 액정 매질 층 및 편광자는 서로 실질적으로 평행하게 배열되는 것이 바람직하다.
정확하게 2개의 편광자(하기에서 편광자 및 분석기로도 지칭됨)가 상기 광 변조 소자에 존재하는 경우, 본 발명에 따라, 2개의 편광자의 편광 방향이 약 90 °의 각도로 교차되는 것이 바람직하다.
선형 편광자는, 예를 들어 연신된 요오드/폴리비닐알코올(PVA) 및 임의적으로 보호성 트라이아세틸 셀룰로스(TAC) 층을 포함하는 표준 유형의 흡수 편광자일 수 있다.
본 발명의 또다른 바람직한 실시양태에서, 선형 편광자는, 예를 들어 유럽 특허 제 0 397 263 호에 기술된 바와 같이, 중합된 또는 가교결합된 LC 물질, 바람직하게는 중합된 칼라미틱 LC 물질, 및 임의적으로, 하나 이상의 흡수 염료를 포함한다. 시판 편광자는 일반적으로 투명한 복굴절 기판(예컨대, TAC 필름) 상에 제공된다.
본 발명에 따른 광 변조 소자는 하나 이상의 광학 필름을 포함하고, 이들 중 적어도 하나는 대향 기판 중 하나의 반대쪽(내측)에 위치된다.
바람직한 실시양태에서, 상기 광학 필름은 중합가능 (칼라미틱) LC 물질로부터 수득가능하다. 적합한 중합가능 LC 물질은, 예를 들어 국제 특허 출원 공개 제 WO 93/22397 호, 유럽 특허 제 0 261 712 호, 독일 특허 제 195 04 224 호, 국제 특허 출원 공개 제 WO 95/22586 호, 국제 특허 출원 공개 제 WO 97/00600 호, 영국 특허 제 2 351 734 호, 국제 특허 출원 공개 제 WO 98/00475 호 또는 국제 특허 출원 공개 제 WO 98/04651 호에 개시되어 있다.
그러나, 이들 문헌에 개시된 화합물은 단지, 본 발명의 범위를 제한하지 않는 예로서 간주되어야 한다. 중합가능 (칼라미틱) LC 물질을 사용하는 것의 이점 중 하나는, 중합가능 (칼라미틱) LC 물질이, 전형적인 IPS/FFS 디스플레이 셀의 스위칭 층에 전형적으로 사용되는 LC 혼합물의 비-중합가능 칼라미틱 LC 물질과 유사한 분산을 가지며, 바람직하지 않은 착색이 적어도 감소된다는 것이다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 광 변조 소자에 이용되는 광학 필름은, 하나 이상의 이반응성 또는 다반응성 중합가능 메소젠성 화합물, 및 임의적으로, 하나 이상의 일반응성 중합가능 메소젠성 화합물을 포함하는 중합가능 LC 물질로부터 수득가능하다.
적합한 다반응성, 이반응성 또는 일반응성 메소젠성 화합물은, 예를 들어 국제 특허 출원 공개 제 WO 93/22397 호, 유럽 특허 제 0 261 712 호, 독일 특허 제 195 04 224 호, 국제 특허 출원 공개 제 WO 95/22586 호, 국제 특허 출원 공개 제 WO 97/00600 호, 영국 특허 제 2 351 734 호, 국제 특허 출원 공개 제 WO 98/00475 호 또는 국제 특허 출원 공개 제 WO 98/04651 호에 개시되어 있다.
그러나, 이들 문헌에 개시된 화합물은 단지, 본 발명의 범위를 제한하지 않는 예로서 간주되어야 한다.
바람직한 실시양태에서, 하나 이상의 이반응성 또는 다반응성 메소젠성 화합물은 하기 화학식 DRM의 화합물로부터 선택된다:
Figure pct00014
상기 식에서,
P1 및 P2는, 서로 독립적으로, 중합가능 기이고,
Sp1 및 Sp2는, 서로 독립적으로, 스페이서 기 또는 단일 결합이고,
MG는 바람직하게는 하기 화학식 MG로부터 선택되는 메소젠성 기이고:
Figure pct00015
, 이때
A1 및 A2는, 여러 번 존재하는 경우 서로 독립적으로, 방향족 또는 지환족 기를 나타내고, 이는, 임의적으로 N, O 및 S로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로원자를 함유하고, 임의적으로 L1로 일치환되거나 다중치환되고,
L1은, 여러 번 나타나는 경우 서로 독립적으로, P1-Sp1-, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2 , -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)NR00R000, -C(=O)OR00, -C(=O)R00, -NR00R000, -OH, -SF5, 임의적으로 치환된 실릴, 탄소수 1 내지 12, 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 아릴 또는 헤테로아릴, 또는 탄소수 1 내지 12, 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시이고, 이때 하나 이상의 H 원자는 임의적으로 F 또는 Cl로 대체되고,
Z1은, 여러 번 존재하는 경우 서로 독립적으로, O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -S-CO-, -CO-S-, -O-COO-, -CO-NR00-, -NR00-CO-, -NR00-CO-NR000, -NR00-CO-O-, -O-CO-NR00-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -CH2CH2-, -(CH2)n1, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -CF2CF2-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CR00-, -CY1=CY2-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH- 또는 단일 결합이고,
R00 및 R000는, 서로 독립적으로, H 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬이고,
Y1 및 Y2는, 서로 독립적으로, H, F, Cl 또는 CN이고,
n은 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 1 또는 2, 가장 바람직하게는 2이고,
n1은 1 내지 10의 정수, 바람직하게는 1, 2, 3 또는 4이다.
바람직한 A1 및 A2 기는, 비제한적으로, 퓨란, 피롤, 티오펜, 옥사졸, 티아졸, 티아다이아졸, 이미다졸, 페닐렌, 사이클로헥실렌, 바이사이클로옥틸렌, 사이클로헥센일렌, 피리딘, 피리미딘, 피라진, 아줄렌, 인단, 플루오렌, 나프탈렌, 테트라하이드로나프탈렌, 안트라센, 페난트렌 및 다이티에노티오펜을 포함하며, 이들 모두는 비치환되거나, 상기에 정의된 1, 2, 3 또는 4개의 L 기로 치환된다.
특히 바람직한 A1 및 A2 기는 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 비인접 CH2 기는 임의적으로 O 및/또는 S로 대체되고, 이들 기는 비치환되거나, 상기 정의된 1, 2, 3 또는 4개의 L 기로 치환된다.
특히 바람직한 화학식 DRM의 화합물은, L1 중 하나가 P1-Sp1-을 나타내는 삼 반응성 화합물로부터 선택된다. 다른 바람직한 화학식 DRM의 화합물은, 2개 이상의 L1이 P1-Sp1-을 나타내는 다반응성 화합물로부터 선택된다.
특히 바람직한 Z1 기는, 각각의 경우 서로 독립적으로, 바람직하게는 -COO-, -OCO-, -CH2CH2-, -CF2O-, -OCF2-, -C≡C-, -CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -CH=CH-COO-, 및 단일 결합으로부터 선택된다.
매우 바람직한 화학식 DRM의 이반응성 메소젠성 화합물은 하기 화학식 DRMa1 내지 DRMa6 및 DRMb 내지 DRMe로부터 선택된다:
Figure pct00016
Figure pct00017
상기 식에서,
P0은, 여러 번 존재하는 경우 서로 독립적으로, 중합가능 기, 바람직하게는 아크릴, 메타크릴, 옥세탄, 에폭시, 비닐, 헵타다이엔, 비닐옥시, 프로펜일 에터 또는 스타이렌 기이고,
L은, 여러 번 존재하는 경우 서로 독립적으로, F, Cl, CN, 및 탄소수 1 내지 5의 임의적으로 할로겐화된 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥로부터 선택되고,
r은 0, 1, 2, 3 또는 4이고,
x 및 y는, 서로 독립적으로, 0, 또는 동일하거나 상이한 1 내지 12의 정수이고,
z는, 각각 독립적으로, 0 또는 1이고, 인접한 x 또는 y가 0인 경우 z는 0이다.
화학식 DRMa1, DRMa2 및 DRMa3의 화합물, 특히 화학식 DRMa1의 화합물이 특히 바람직하다.
또다른 바람직한 실시양태에서, 상기 광학 필름은, 하나 이상의 다반응성 또는 이반응성 메소젠성 화합물에 더하여, 하나 이상의 일반응성 메소젠성 화합물을 포함하는 중합가능 LC 물질로부터 수득가능하고, 바람직하게 수득된다.
적합한 일반응성 메소젠성 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 MRM의 화합물로부터 선택된다:
Figure pct00018
상기 식에서,
P1은 중합가능 기를 나타내고,
Sp1은 스페이서 기 또는 단일 결합이고,
MG는 메소젠성 기이고, 이는 바람직하게는 하기 화학식 MG로부터 선택되고:
Figure pct00019
, 이때
A1 및 A2는, 여러 번 존재하는 경우 서로 독립적으로, 방향족 또는 지환족 기를 나타내고, 이는, 임의적으로 N, O 및 S로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로원자를 함유하고, 임의적으로 L1로 일치환되거나 다중치환되고,
L2는, 여러 번 존재하는 경우 서로 독립적으로, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)NR00R000, -C(=O)OR00, -C(=O)R00, -NR00R000, -OH, -SF5, 임의적으로 치환된 실릴, 탄소수 1 내지 12, 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 아릴 또는 헤테로아릴, 또는 탄소수 1 내지 12, 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시이고, 이때 하나 이상의 H 원자는 임의적으로 F 또는 Cl로 대체되고,
Z1은, 여러 번 존재하는 경우 서로 독립적으로, -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -S-CO-, -CO-S-, -O-COO-, -CO-NR00-, -NR00-CO-, -NR00-CO-NR000, -NR00-CO-O-, -O-CO-NR00-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -CH2CH2-, -(CH2)n1, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -CF2CF2-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CR00-, -CY1=CY2-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH- 또는 단일 결합을 나타내고,
R00 및 R000은, 서로 독립적으로, H 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬이고,
Y1 및 Y2는, 서로 독립적으로, H, F, Cl 또는 CN이고,
n은 1, 2, 3 또는 4, 바람직하게는 1 또는 2, 가장 바람직하게는 2이고,
n1은 1 내지 10의 정수, 바람직하게는 1, 2, 3 또는 4이고,
R은 F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)NRxRy, -C(=O)ORx, -C(=O)Ry, -NRxRy, -OH, -SRx, -SF5, 임의적으로 치환된 실릴, 또는 탄소수 1 내지 20, 바람직하게는 탄소수 1 내지 12의 직쇄 또는 분지쇄 알킬이고, 이는 임의적으로 F, Cl, Br, I 또는 CN으로 일치환 또는 다중치환되고, 이때 또한, 하나 이상의 비인접 CH2 기는, 각각 서로 독립적으로, O 및/또는 S 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, O-, -S-, -NH-, -N(R0)-, -Si(R00R000)-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -S-CO-, -CO-S-, -N(R00)-CO-O-, -O-CO-N(R00)-, -N(R00)-CO-N(R00)-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 대체될 수 있고,
Rx 및 Ry는, 서로 독립적으로, H 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬이다.
바람직한 실시양태에서, 상기 일반응성 메소젠성 화합물은 하기 화학식 MRM1 내지 MRM27로부터 선택된다:
Figure pct00020
Figure pct00021
Figure pct00022
Figure pct00023
상기 식에서,
P0, L, r, x, y 및 z는 상기 화학식 DRMa-1 내지 DRMe에서 정의된 바와 같고,
R0은 탄소수 15 이하의 직쇄 또는 분지쇄 알킬 또는 알켄일이고, 이때 하나 이상의 비인접 CH2 기는 -O-, -S-, -CO-, -C(O)O-, -O-C(O)-, O-C(O)-O-, 또는 Y0, 바람직하게는 Y0로 대체될 수 있고,
Y0은 F, Cl, CN, NO2, OCH3, OCN, SCN, SF5, 또는 탄소수 1 내지 4의 일불화, 올리고불화 또는 다중불화된 알킬, 알켄일 또는 알콕시이고,
Z0은 -COO-, -OCO-, -CH2CH2-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -CH=CH-COO-, 또는 단일 결합이고,
A0은, 여러 번 존재하는 경우 서로 독립적으로, 비치환되거나 1, 2, 3 또는 4개의 L 기로 치환된 1,4-페닐렌, 또는 트랜스-1,4-페닐렌이고,
u 및 v는, 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2이고,
w는 0 또는 1이고,
상기 벤젠 및 나프탈렌 고리는 추가적으로, 하나 이상의 동일하거나 상이한 L 기로 치환될 수 있다.
화학식 MRM1, MRM2, MRM3, MRM4, MRM5, MRM6, MRM7, MRM9 및 MRM10의 화합물이 또한 바람직하고, 화학식 MRM1, MRM4, MRM6 및 MRM7의 화합물이 더욱 바람직하고, 화학식 MRM1 및 MRM7의 화합물이 특히 바람직하고, R0이 Y0을 나타내는 화학식 MRM1 및 MRM7의 화합물이 특히 바람직하다.
다른 바람직한 실시양태에서, 특히 음의 광학 분산 용도의 경우, 전술된 바와 같은 중합가능 LC 물질은 하나 이상의 하기 화학식 ND의 화합물을 추가로 포함한다:
Figure pct00024
상기 식에서,
U1 및 U2는, 서로 독립적으로,
Figure pct00025
(이들의 거울상 포함)로부터 선택되고, 이때 상기 고리 U1 및 U2는 각각 축방향 결합을 통해 -(B)q- 기에 결합하고, 이들 고리에서 1 또는 2개의 비인접 CH2 기는 임의적으로 O 및/또는 S로 대체되고, 상기 고리 U1 및 U2는 임의적으로, 하나 이상의 L 기로 치환되고,
Q1 및 Q2는, 서로 독립적으로, CH 또는 SiH이고,
Q3은 C 또는 Si이고,
B는, 각각의 경우 서로 독립적으로, -C≡C-, -CY1=CY2- 또는 임의적으로 치환된 방향족 또는 헤테로방향족 기이고,
Y1 및 Y2는, 서로 독립적으로, H, F, Cl, CN 또는 R0이고,
q는 1 내지 10의 정수, 바람직하게는 1, 2, 3, 4, 5, 6 또는 7이고,
A1 내지 A4는, 서로 독립적으로, 비-방향족, 방향족 또는 헤테로방향족 탄소환형 또는 헤테로환형 기이고, 이들은 임의적으로, 하나 이상의 R5 기로 치환되고, 각각의 -(A1-Z1)m-U1-(Z2-A2)n- 및 -(A3-Z3)o-U2-(Z4-A4)p-는 비-방향족 기보다 많은 방향족 기를 함유하지 않고, 바람직하게는 1개 이하의 방향족 고리를 함유하고,
Z1 내지 Z4는, 서로 독립적으로, -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-COO-, -CO-NR0-, -NR0-CO-, -NR0-CO-NR00-, -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 또는 단일 결합이고,
R0 및 R00은, 서로 독립적으로, H 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬이고,
m 및 n은, 서로 독립적으로, 0, 1, 2, 3 또는 4이고,
o 및 p는, 서로 독립적으로, 0, 1, 2, 3 또는 4이고,
R1 내지 R5는, 서로 독립적으로, H, 할로겐, -CN, -NC, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)NR0R00, -C(=O)X0, -C(=O)R0, -NH2, -NR0R00, -SH, -SR0, -SO3H, -SO2R0, -OH, -NO2, -CF3, -SF5, P-Sp-, 임의적으로 치환된 실릴, 및 탄소수 1 내지 40의 카빌 또는 하이드로카빌(이는 임의적으로 치환되고, 임의적으로, 하나 이상의 헤테로원자를 포함함)로부터 선택되는 동일하거나 상이한 기이거나, P 또는 P-Sp-를 나타내거나, P 또는 P-Sp-로 치환되고, 이때 상기 화합물은, P 또는 P-Sp-를 나타내거나 P 또는 P-Sp-로 치환된 하나 이상의 R1 내지 R5 기를 포함하고,
P는 중합가능 기이고,
Sp는 스페이서 기 또는 단일 결합이다.
바람직하게는, 화학식 ND에서 가교 기(B)를 형성하는 하위-기는 바람직하게는, 120° 이상, 바람직하게는 180° 범위의 결합각을 갖는 기로부터 선택된다. 이의 인접 기에 파라-위치로 결합된 -C≡C- 기 또는 2가 방향족 기, 예를 들어 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,6-다이일, 인단-2,6-다이일 또는 티에노[3,4-b]티오펜-2,5-다이일이 매우 바람직하다.
다른 가능한 하위-기는 -CH=CH-, -CY1=CY2-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N- 및 -CH=CR0-를 포함하고, 이때 Y1, Y2, 및 R0는 상기 제시된 의미를 가진다.
바람직하게는, 가교 기, 또는 화학식 ND에서 -(B)q-는 -C≡C-, 임의적으로 치환된 1,4-페닐렌 및 임의적으로 치환된 9H-플루오렌-2,7-다이일로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 기를 포함한다. 하위-기 또는 화학식 ND에서 B는 바람직하게는 -C≡C-, 임의적으로 치환된 1,4-페닐렌 및 임의적으로 치환된 9H-플루오렌-2,7-다이일로 이루어진 군으로부터 선택되며, 이때 플루오렌 기에서 9-위치의 H-원자는 임의적으로 카빌 또는 하이드로카빌 기로 대체된다.
매우 바람직한 가교 기 또는 화학식 ND에서 -(B)q-는 -C≡C-, -C≡C-C≡C-, -C≡C-C≡C-C≡C-, -C≡C-C≡C-C≡C-C≡C-,
Figure pct00026
Figure pct00027
로부터 선택되고, 이때 r은 0, 1, 2, 3 또는 4이고, L은 하기 기술되는 의미를 가진다.
바람직하게는, 상기 메소젠성 기의 비-방향족 고리(여기에 가교 기가 부착됨), 예컨대 화학식 ND의 U1 및 U2는 바람직하게는
Figure pct00028
로부터 선택되고, 이때 R5는 화학식 ND에서 정의된 바와 같다.
바람직하게는, 화학식 ND에서 방향족 기 A1 내지 A4는 단핵성(즉, 단지 하나의 방향족 고리를 가짐)(예를 들어, 페닐 또는 페닐렌), 또는 다핵성(즉, 2개 이상의 융합된 고리를 가짐)(예를 들어, 나프틸 또는 나프틸렌)일 수 있다. 융합된 고리를 포함할 수도 있고 임의적으로 치환되는 탄소수 25 이하의 일환형, 이환형 또는 삼환형 방향족 또는 헤테로방향족 기가 특히 바람직하다.
바람직하게는, 화학식 ND의 화합물에서 비-방향족 탄소환형 및 헤테로환형 고리 A1 내지 A4는 포화된("완전히 포화된"으로도 지칭됨)(즉, 단일 결합에 의해 연결된 C-원자 또는 헤테로원자만 함유함) 것, 및 불포화된("부분적으로 포화된" 것으로도 지칭됨)(즉, 이중 결합에 의해 연결된 C-원자 또는 헤테로원자도 포함함) 것을 포함한다. 상기 비-방향족 고리는 또한, 바람직하게는 Si, O, N 및 S로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로원자를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 화학식 ND에서 비-방향족 및 방향족 고리 또는 A1 내지 A4는, 임의적으로, 하나 이상의 L 기로 치환된 1,4-페닐렌 및 트랜스-1,4-사이클로헥실렌으로부터 선택된다.
m 및 p가 1이고 n 및 o가 1 또는 2인, 화학식 ND의 화합물이 매우 바람직하다. 또한, m 및 p가 1 또는 2이고 n 및 o가 0인, 화학식 ND의 화합물이 바람직하다. 또한, m, n, o 및 p가 2인 상기 화합물이 바람직하다.
화학식 ND의 화합물에서, 메소젠성 기 내의 방향족 및 비-방향족 환형 기를 연결하는 연결 기 또는 Z1 내지 Z4는 바람직하게는 -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 결합, 매우 바람직하게는 -COO-, -OCO- 및 단일 결합으로부터 선택된다.
바람직하게는, 화학식 ND의 화합물에서, 상기 고리 상의 치환기(예컨대, L)는 바람직하게는 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, 탄소수 1 내지 12, 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 아릴 또는 헤테로아릴, 및 탄소수 1 내지 12, 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시로부터 선택되고, 이때 하나 이상의 H 원자는 임의적으로 F 또는 Cl로 대체되고, R0 및 R00은 화학식 ND에서 정의된 바와 같고, X는 할로겐이다.
바람직하게는, 화학식 ND의 화합물은 하나 이상의 말단 기(예컨대, R1 내지 R4), 또는 2개 이상의 중합가능 기 P 또는 P-Sp-(다작용성 중합가능 기)로 치환된 치환기(예컨대, R5)를 포함한다. 이러한 유형의 적합한 다작용성 중합가능 기는, 예를 들어 미국 특허 제 7,060,200 B1 호 또는 미국 특허 출원 공개 제 2006/0172090 A1 호에 개시되어 있다.
매우 바람직한 화학식 ND의 화합물은 하기 하위-화학식의 화합물이다:
Figure pct00029
Figure pct00030
Figure pct00031
Figure pct00032
Figure pct00033
상기 식에서, R1 내지 R5, A1 내지 A4, Z1 내지 Z4, B, m, n, o, p 및 q는 상기 제시된 의미를 갖는다.
하기 하위-화학식 ND1 내지 ND26의 화합물이 특히 바람직하다:
Figure pct00034
Figure pct00035
Figure pct00036
Figure pct00037
Figure pct00038
Figure pct00039
Figure pct00040
Figure pct00041
Figure pct00042
Figure pct00043
Figure pct00044
상기 식에서,
Z는 상기 제시된 Z1의 의미 중 하나를 갖고,
R은 상기 제시된 R1의 의미 중 하나를 갖되 P-Sp-는 아니고,
P, Sp, L 및 r은 상기 정의된 바와 같고,
상기 메소젠성 기의 벤젠 고리는 임의적으로, 상기 정의된 하나 이상의 L 기로 치환된다.
또한, 화학식 ND의 화합물이 화학식 ND25 및 ND26의 화합물로부터 선택되고, 특히 Z가 -COO-를 나타내고, r이 각각의 경우 0이고, P 및 Sp가 상기 정의된 바와 같은, 중합가능 액정 매질이 바람직하다.
상기 바람직한 화합물에서 P-Sp-는 바람직하게는 P-Sp'-X'이고, 이때 X'는 바람직하게는 -O-, -COO- 또는 -OCOO-이다.
화학식 ND 및 이의 하위-화학식의 화합물, 및 이의 적합한 합성 방법은 국제 특허 출원 공개 제 WO 2008/119427 A1 호에 개시되어 있다.
상기 중합가능 LC 물질 중의 화학식 ND의 화합물의 양은 바람직하게는 0 내지 50%, 매우 바람직하게는 0 내지 40%이다.
본 발명에 따른 광 변조 조사에 사용되는 광학 필름의 제조에 바람직한 중합가능 액정 물질은,
- 5 내지 41 중량%, 바람직하게는 5 내지 40 중량%, 매우 바람직하게는 5 내지 32 중량%의 하나 이상의 이반응성 비키랄 메소젠성 화합물, 및/또는
- 49 내지 90 중량%, 바람직하게는 50 내지 85 중량%의 하나 이상의 일반응성 키랄 메소젠성 화합물, 및/또는
- 0.1 내지 10 중량%의 하나 이상의 광개시제
를 포함한다.
사용되는 광학 필름은 바람직하게는 0.2 내지 10 μm, 매우 바람직하게는 0.3 내지 5 μm, 특히 0.5 내지 3 μm의 두께를 갖는다.
입사 빔의 파장(λ)의 함수로서의 광학 필름의 광학 위상차(δ(λ))는 하기 식으로 제시된다:
δ(λ) = (2πΔn·d)λ
상기 식에서,
(Δn)은 필름의 복굴절률이고,
(d)는 필름의 두께이고,
λ는 입사빔의 파장이다.
스넬리우스(Snellius) 법칙에 따라, 입사빔의 방향의 함수로서의 복굴절률은 하기 식으로 정의된다:
Δn = sinΘ/sinΨ
상기 식에서, sinΘ는 필름 내의 광학 축의 입사각 또는 경사각이고, sinΨ는 대응 반사각이다.
상기 법칙을 기반으로, 복굴절률 및 이에 따른 광학 위상차는 광학 필름의 두께 및 상기 필름 내의 광학 축의 경사각에 의존적이다(베렉(Berek) 보상기 참조). 따라서, 당업자는, 중합체 필름에서 액정 분자의 배향을 조절함으로써 상이한 광학 위상차 또는 상이한 복굴절률이 유도될 수 있음을 안다.
본 발명에 따른 적합한 광학 필름의 복굴절률(Δn)은 바람직하게는 0.01 내지 0.30 범위, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 0.25 범위, 더더욱 바람직하게는 0.01 내지 0.16 범위이다.
본 발명에 따른 적합한 광학 필름의 두께의 함수로서 광학 위상차는 200 nm 미만, 바람직하게는 180 nm 미만, 더더욱 바람직하게는 150 nm 미만이다.
특히 셀내 적용과 관련하여, 본 발명에 따른 광학 필름은 높은 온도 안정성을 나타낸다. 따라서, 상기 중합체 필름은 바람직하게는 230℃ 이하, 더욱 바람직하게는 250℃ 이하, 가장 바람직하게는 300℃ 이하에서 온도 안정성을 나타낸다.
콜레스테릭 필름의 제조 경우, 중합가능 LC 물질은 바람직하게는 하나 이상의 비키랄 중합가능 메소젠성 화합물 및 하나 이상의 키랄 화합물을 포함한다. 랄 화합물은 바람직하게는 비-중합가능 키랄 화합물, 예를 들어 통상적인 키랄 도판 트, 중합가능 키랄 비-메소젠성 또는 중합가능 키랄 메소젠성 화합물로부터 선택된다.
높은 나선형 비틀림력(HTP)을 갖는 키랄 도판트, 특히 국제 특허 출원 공개 제 WO 98/00428 호에 기술된 소르비톨 기를 포함하는 도판트, 영국 특허 제 2,328,207 호에 기술된 하이드로벤조인 기를 포함하는 도판트, 국제 특허 출원 공개 제 WO 02/94805 호에 기술된 키랄 바이나프틸 유도체, 국제 특허 출원 공개 제 WO 02/34739 호에 기술된 키랄 바이나프톨 아세탈 유도체, 국제 특허 출원 공개 제 WO 02/06265 호에 기술된 키랄 TADDOL 유도체, 및 국제 특허 출원 공개 제 WO 02/06196 호 및 국제 특허 출원 공개 제 02/06195 호에 기술된 불화된 연결기 및 말단 또는 중심 키랄 기를 갖는 키랄 화합물이 매우 바람직하다..
적합한 도판트는, 예를 들어 시판 R 또는 S 811, R 또는 S 1011, R 또는 S 2011 및 CB 15(독일 다름슈타트 소재의 메르크 카게아아(Merck KGaA)로부터)로부터 선택될 수 있다.
바람직한 실시양태에서, 상기 중합가능 LC 물질은 하나 이상의 광개시제를 추가로 포함한다. 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 기를 중합하기 위해서는, 바람직하게는 라디칼 광개시제가 사용된다. 비닐, 에폭사이드 또는 옥세탄 기를 중합하기 위해서는, 바람직하게는 양이온성 광개시제가 사용된다. 가열되는 경우 분해되어 중합을 개시하는 자유 라디칼 또는 이온을 생성하는 열 중합 개시제를 사용하는 것도 가능하다.
전형적인 양이온성 광개시제는, 예를 들어 UVI 6974(유니온 카바이드(Union Carbide))이다.
라디칼 중합을 위한 전형적인 광개시제는 바람직하게는 시판되는 이르가큐어(Irgacure)(등록상표) 또는 다로큐어(Darocure)(등록상표)(시바 아게(Ciba AG)) 시리즈, 특히 이르가큐어 127, 이르가큐어 184, 이르가큐어 369, 이르가큐어 651, 이르가큐어 817, 이르가큐어 907, 이르가큐어 1300, 이르가큐어, 이르가큐어 2022, 이르가큐어 2100, 이르가큐어 2959, 이르가큐어 Oxe02 및 다로큐어 TPO로부터 선택된다.
다른 바람직한 실시양태에서, 상기 중합가능 LC 물질은 하나 이상의 다른 성분, 예를 들어 촉매, 감광제, 안정화제, 쇄 전달제, 억제제, 공-반응성 단량체, 표면-활성 화합물, 윤활제, 습윤제, 분산제, 소수성화제, 접착제, 유동 개선제, 소포제, 탈기제, 희석제, 반응성 희석제, 보조제, 착색제, 염료 또는 안료를 추가로 포함한다.
사용되는 광학 필름의 바람직한 제조 방법에서, 상기 중합가능 LC 물질을 기판 상에 코팅하고, 후속적으로, 예를 들어 국제 특허 출원 공개 제 WO 01/20394 호, 영국 특허 제 2,315,072 호 또는 국제 특허 출원 공개 제 WO 98/04651 호에 기술된 바와 같이 화학선에 노출시킴으로써 광중합시킨다.
본 발명의 특정 실시양태에서, 상기 중합가능 LC 물질은 광중합 전에 전체 층에 걸쳐 균일한 정렬을 나타낸다.
다른 특정 실시양태에서, 상기 중합가능 LC 물질은 광중합 전에 균일한 수직 정렬을 나타낸다.
다른 특정 실시양태에서, 상기 중합가능 LC 물질은 광중합 전에 균일한 평면 정렬을 나타낸다.
프리델-크레아흐-크메츠(Friedel-Creagh-Kmetz) 법칙을 사용하여, RM 층 및 기판 또는 정렬 층의 표면 에너지(γ)를 비교함으로써, 혼합물이 평면 또는 호메오트로픽 정렬을 취할 것인지 여부를 예측할 수 있다:
γRM > γs인 경우, 반응성 메소젠성 화합물은 호메오트로픽 정렬을 나타낼 것이고,
γRM < γs인 경우, 반응성 메소젠성 화합물은 평면 정렬을 나타낼 것이다.
기판의 표면 에너지가 비교적 낮은 경우, 반응성 메소젠들 사이의 분자간 힘은 RM-기판 계면에 걸친 힘보다 강하다. 따라서, 반응성 메소젠은 분자간 힘을 최대화하기 위해 기판에 수직으로 정렬한다(호메오트로픽 정렬).
기판의 표면 장력이 RM의 표면 장력보다 큰 경우, 상기 계면에 걸친 힘이 우세하다. 반응성 메소젠이 기판에 평행하게 정렬하는 경우, RM의 장축이 기판과 상호작용할 수 있어서, 계면 에너지가 최소화된다. 흔히, 스핀-코팅 자체가 상기 중합가능 LC 물질의 충분한 정렬을 제공한다.
그러나, 마찬가지로, 중합 전에 반응성 메소젠(RM)의 각각의 초기 정렬을 유도하는 하나 이상의 정렬 층을 기판 또는 전극 구조 상에 제공하는 것이 가능하다.
적합한 정렬 층 물질은 당업자에게 통상적으로 공지되어 있다.
전형적인 호메오트로픽 정렬 층 물질은 당업자에게 통상적으로 공지되어 있으며, 예를 들어 알콕시실란, 알킬트라이클로로실란, CTAB, 레시틴 또는 폴리이미드, 바람직하게는 폴리이미드(예컨대, JALS-2096-R1 또는 AL-7511(일본 닛산 케미칼(Nissan Chemical))로 제조된 층이다.
적합한 평면 정렬 층 물질은 당업자에게 통상적으로 공지되어 있으며, 예를 들어 AL-1054, AL-3046 또는 AL-1254이고, 이들 모두 JSR로부터 시판된다.
바람직한 실시양태에서, 평면 정렬 층은 당업자에게 공지된 러빙 또는 광정렬 기술, 바람직하게는 러빙 기술에 의해 처리된다. 따라서, 셀의 물리적 처리(예를 들면, 셀의 전단(shearing)(한 방향으로의 기계적 처리) 등) 없이 방향자의 균일한 바람직한 방향이 달성될 수 있다. 러빙 방향은 중요하지 않으며, 주로 편광자가 적용되어야 하는 방향에만 영향을 미친다. 전형적으로, 러빙 방향은 기판의 최대 연장에 대해 ±45° 범위, 더욱 바람직하게는 ±20° 범위, 더더욱 바람직하게는 ±10° 범위, 특히 ±5° 범위이다.
추가적 수단(예컨대, 전단, 기판의 표면 처리, 또는 계면 활성제를 중합가능 LC 물질에 첨가하는 것)에 의해 균일한 정렬이 또한 유도되거나 향상될 수 있다.
호메오트로픽 정렬은 또한 양친매성 물질을 사용함으로써 달성될 수 있다. 이는 상기 중합가능 LC 물질에 직접 첨가될 수 있거나, 호메오트로픽 정렬 층 형태의 상기 물질로 기판을 처리할 수 있다. 양친매성 물질의 극성 헤드는 기판에 화학적으로 결합하고, 탄화수소 테일은 기판에 수직으로 향한다. 양친매성 물질과 RM 사이의 분자간 상호작용은 호메오트로픽 정렬을 촉진한다. 통상적으로 사용되는 양친매성 계면활성제는 당업자에게 공지되어 있다.
호메오트로픽 정렬을 촉진하는데 사용되는 또다른 방법은 플라스틱 기판에 코로나 방전 처리를 적용하여, 기판 표면 상에 알코올 또는 케톤 작용기를 생성하는 것이다. 상기 극성 기는 RM 또는 계면활성제 중에 존재하는 극성 기와 상호작용하여 호메오트로픽 정렬을 촉진할 수 있다.
일반적으로, 정렬 기법에 대한 논의는, 예를 들어 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 제시되어 있다. 정렬 물질 및 기법에 대한 다른 논의는 문헌[J. Cognard, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 78, Supplement 1 (1981), pages 1-77]에 제시되어 있다.
바람직하게는, 수평 정렬을 갖는 광학 필름을 A-플레이트, C-플레이트 및 이들의 조합으로부터 선택된다.
바람직한 실시양태에서, A(또는 C)-플레이트는, 양의 복굴절률을 갖는 광학 단축 복굴절성 물질을 포함한다("양의 A(또는 C)-플레이트" 또는 "+A(또는 +C)-플레이트로도 지칭됨).
바람직한 실시양태에서, A(또는 C)-플레이트는, 음의 복굴절률을 갖는 광학 단축 복굴절성 물질을 포함한다("음의 A(또는 C)-플레이트" 또는 "-A(또는 -C)-플레이트로도 지칭됨).
적합하고 바람직한 A-플레이트는, 예를 들어 영국 특허 제 2 331 813 B 호 또는 유럽 특허 제 0 940 707 B 호에 개시되어 있으며, 이들 특허의 전체 개시내용을 본원에 참고로 인용한다.
적합하고 바람직한 C-플레이트는, 예를 들어 영국 특허 제 2 329 393 호에 개시되어 있으며, 상기 특허의 전체 개시내용을 본원에 참고로 인용한다.
상기 언급된 수평 배향된 광학 필름 외에, O-플레이트, 이축 필름, 콜레스테릭 필름, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 하나 이상의 광학 필름을 사용하는 것도 마찬가지로 바람직하다.
적합하고 바람직한 O-플레이트는, 예를 들어 미국 특허 제 5,619,352 호, 국제 특허 출원 공개 제 WO 97/44409 호, 국제 특허 출원 공개 제 WO 97/44702 호, 국제 특허 출원 공개 제 WO 97/44703 호 및 국제 특허 출원 공개 제 WO 98/12584 B 호에 개시되어 있으며, 이들의 전체 개시내용을 본원에 참조로 인용한다.
적합하고 바람직한 이축 필름은, 예를 들어 유럽 특허 제 1 453 933 B 호, 유럽 특허 제 1 789 514 B 호, 유럽 특허 제 1 786 887 B 호, 또는 유럽 특허 제 1 763 689 B 호에 개시되어 있으며, 이들의 전체 개시내용을 본원에 참조로 인용한다.
적합하고 바람직한 콜레스테릭 필름은, 예를 들어 유럽 특허 제 2 218 764 B 호에 개시되어 있으며, 이의 전체 개시내용을 본원에 참조로 인용한다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 광 변조 소자는, 양의 파장 분산을 나타내는 하나 이상의 광학 필름을 포함한다.
마찬가지로, 본 발명에 따른 광 변조 소자가, 음의 파장 분산 또는 편평한(flat) 파장 분산을 나타내는 하나 이상의 광학 필름을 포함하는 것도 바람직하다.
음의 파장 분산 또는 편평한 파장 분산을 나타내는 적합하고 바람직한 광학 필름은, 예를 들어 국제 특허 출원 공개 제 WO 2008/119427 호, 국제 특허 출원 공개 제 WO 2010/020312 호, 국제 특허 출원 공개 제 WO 2011/003505 호, 국제 특허 출원 공개 제 WO 2011/050896 호, 국제 특허 출원 공개 제 WO 2016/020035 호, 또는 아직 미공개된 유럽 특허 출원 제 16000371.1 호에 기술되어 있으며, 이들의 전체 개시내용을 본원에 참조로 인용한다.
또다른 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 광 변조 소자에 사용되는 하나 이상의 광학 필름은, 바람직하게는 A-플레이트, C-플레이트, O-플레이트, 이축 필름, 콜레스테릭 필름 및 이들의 조합으로부터 선택되는 하나 이상의 광학 필름을 포함하는 다층 광학 필름이다.
다른 바람직한 실시양태에서, 다층 광학 필름을 형성하는 광학 필름은 서로 직접 적층되거나, 투명한 중간체 필름(예를 들어, TAC, DAC 또는 PVA 필름)을 통해 또는 접착 층(예를 들어, 감압 접착제(PSA))에 의해 연결될 수 있다.
또다른 바람직한 실시양태에서, 다층 광학 필름을 형성하는 광학 필름은, 예를 들어, 기판으로서 작용하고 수평 배향을 갖는 제 1 중합된 LC 물질로부터 수득된 제 1 필름 상에, 수평 배향을 갖는 제 2 중합된 LC 물질을 포함하는 제 2 필름을 직접 제공함으로써 수득가능하다(예를 들어, 미국 특허 제 6,995,825 호에 기술됨).
2개 이상의 광학 필름 또는 다층 광학 필름이 본 발명에 따른 광 변조 소자에 사용되는 경우, 하나 이상의 광학 필름은 LC 셀의 안쪽에 존재하고, 하나 이상의 광학 필름은 LC 셀의 바깥쪽에 존재하는 것도 마찬가지로 바람직하다.
또다른 바람직한 실시양태에서, 모든 광학 필름 또는 다층 광학 필름은 LC 셀 안쪽에 제공된다.
또다른 바람직한 실시양태에서, 하나 이상의 광학 필름 또는 다층 광학 필름은, 접착제 층(예를 들어, 감압 접착제(PSA))을 사용하여 투명 기판 또는 편광자 상에 직접 적층된다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 광 변조 소자는 하기 광학 필름 또는 다층 광학 필름 중 하나를 포함한다:
- 1개의 +A-플레이트; 또는
- 1개의 +C-플레이트; 또는
- 1개의 +A-플레이트 및 1개의 -A-플레이트; 또는
- 1개의 +A-플레이트 및 1개의 +C-플레이트; 또는
- 2개의 +A-플레이트 및 1개의 +C-플레이트; 또는
- 2개의 -A-플레이트 및 1개의 -C-플레이트; 또는
- 1 또는 2개의 이축 필름.
바람직하게는, 1개의 +A-플레이트가 본 발명에 따른 광 변조 소자에 이용되는 경우, +A-플레이트의 광학 축은 분석기(상부 편광자)의 흡수 축에 평행하다.
바람직하게는, 1개의 +A-플레이트 및 1개의 -A-플레이트가 본 발명에 따른 광 변조 소자에 이용되는 경우, +A-플레이트의 광학 축은 분석기(상부 편광자)의 흡수 축에 평행하고 -A-플레이트의 광학 축은 편광자(하부 편광자)의 흡수 축에 평행하다.
바람직하게는, 1개의 +A-플레이트 및 1개의 +C-플레이트가 본 발명에 따른 광 변조 소자에 이용되는 경우, +A-플레이트의 광학 축은 분석기(상부 편광자)의 흡수 축에 평행하거나 수직이다.
바람직하게는, 2개의 +A-플레이트 및 1개의 +C-플레이트가 본 발명에 따른 광 변조 소자에 이용되는 경우, +A-플레이트의 광학 축은 분석기(상부 편광자)의 흡수 축에 평행하고 -A-플레이트의 광학 축은 편광자(하부 편광자)의 흡수 축에 평행하다.
바람직하게는, 1 또는 2개의 이축 필름이 본 발명에 따른 광 변조 소자에 이용되는 경우, 1 또는 2개의 이축 필름의 평면내 광학 축은 분석기(상부 편광자)의 흡수 축에 평행하다.
본 발명에 따른 광 변조 소자에 사용되는 광학 필름을 제조할 때, 코팅 및 적층 단계의 개수를 감소시키는 것이 일반적으로 유리하고 바람직하다.
본 발명에 따른 광 변조 소자는 하나 이상의 다른 광학 필름, 예를 들어 보상 또는 위상차 필름, 예컨대, 하나 이상의 1/4 파장 위상차 필름(QWF, λ/4 필름) 또는 반파장 위상차 필름(HWF, λ/2 필름), 양의 또는 음의 A-, O- 또는 C-플레이트, 또는 비틀린, 호메오트로픽, 평면, 경사진 또는 펼쳐진 구조의 위상차 필름을 추가로 포함할 수 있다.
또다른 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 광 변조 소자는 광학 필름의 상부에 등방성 층을 추가로 포함한다.
바람직한 실시양태에서, 등방성 층은 비-메소젠성 중합가능 화합물, 예컨대 알킬 다이(메트)아크릴레이트 또는 이의 할로겐화된 유도체로부터 수득가능하다.
바람직한 제 1 실시양태에서, 등방성 층은 접착제 층(예를 들어, 감압 접착제(PSA))에 의해 광학 필름 상에 직접 적층될 수 있다.
또다른 바람직한 실시양태에서, 등방성 층은, 예를 들어, 기판으로서 작용하는 광학 필름 상에 비-메소젠성 또는 등방성 중합가능 물질 층을 제공하고, 후속적으로 비-메소젠성 중합가능 물질을 광중합시킴으로써 수득가능하다.
다른 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 광 변조 소자에 사용되는 광학 필름은, 바람직하게는 화학식 DRM의 하나 이상의 다반응성 또는 이반응성 메소젠성 화합물, 임의적으로, 바람직하게는 화학식 MRM의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 일반응성 메소젠성 화합물, 및 하나 이상의 하기 화학식 DRI의 등방성 화합물을 포함하는 중합가능 LC 물질로부터 수득가능하다:
Figure pct00045
상기 식에서,
매개변수 P1, P2, Sp1 및 Sp2는, 각각 및 서로 독립적으로, 화학식 DRM 또는 MRR 하에 상기 제시된 의미 중 하나를 갖고, n은 2 내지 12, 바람직하게는 3 내지 10, 더욱 바람직하게는 4 내지 8의 정수를 나타낸다.
특정 이론에 구속되고자 하는 것은 아니지만, 상기 중합가능 LC 물질 중의 화학식 DRI의 중합가능 등방성 화합물은 침착 또는 경화 공정 동안 필름의 표면으로 상승하여 등방성 장벽 층을 형성하는 것으로 믿어진다.
본 발명은 또한, 바람직하게는 화학식 DRM의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 다반응성 또는 이반응성 메소젠성 화합물, 임의적으로, 바람직하게는 화학식 MRM의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 일반응성 메소젠성 화합물, 및 하나 이상의 화학식 DRI의 중합가능 등방성 화합물을 포함하는 중합가능 LC 물질에 관한 것이다.
바람직하게는, 전체 중합가능 액정 혼합물에 대한 화학식 DRI의 화합물의 양은 1 내지 40%, 더욱 바람직하게는 10 내지 35%, 가장 바람직하게는 15 내지 25% 범위이다.
추가로, 본 발명은 또한,
1. 임의적으로, 기판 상에 정렬 층을 제공하는 단계,
2. 하나 이상의 화학식 DRM의 다반응성 또는 이반응성 메소젠성 화합물, 임의적으로, 하나 이상의 화학식 MRM의 일반응성 메소젠성 화합물, 및 하나 이상의 화학식 DRI의 하나 이상의 중합가능 등방성 화합물을 포함하는 중합가능 LC 물질의 층을 상기 정렬 층 또는 기판 상에 제공하는 단계,
3. 화학선을 층 스택에 조사하는 단계, 및
4. 임의적으로, 생성된 중합체 필름을 상기 정렬 층 또는 기판으로부터 제거하고, 임의적으로, 상기 중합체 필름을 또다른 기판 상에 적층시키는 단계
를 포함하는, 본 발명에 따른 광학의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 본 발명에 따른 광 변조 소자에서의 전술된 바와 같은 중합체 필름의 용도에 관한 것이다.
바람직한 실시양태에서, 상기 광 변조 소자는, 기판 또는 액정 층에 실질적으로 평행한 전기장을 인가할 수 있는(달리 말하면, 기판의 주요 평면 또는 광학 필름에 평행한 적어도 실질적인 성분을 갖는 전기장을 인가할 수 있는) 전극 구조를 포함한다.
바람직한 실시양태에서, 이들 두 기판은, 이들 사이에 개재된 액정 매질을 갖는 이들의 대향 표면 상에 대향하는 평행 전극의 패턴을 수반한다. 적합한 전극 구조는, 예를 들어 빗형 전극 배열이다.
또다른 바람직한 실시양태에서, 기판들 중 하나는, 픽셀 영역 내의 제 1 기판의 표면에 실질적으로 평행한 전기장을 생성하기 위한 공통 전극 및 픽셀 전극을 포함한다.
하나의 기판 상에 2개 이상의 전극을 갖는 상이한 종류의 디스플레이가 당업자에게 공지되어 있으며, 가장 중요한 차이점은, IPS 디스플레이에 대해 통상적인 경우에서처럼 픽셀 전극 및 공통 전극 둘 다가 구조화되거나, 또는 FFS 디스플레이의 경우에서처럼 픽셀 전극만 구조화되고 공통 전극은 구조화되지 않는다는 것이다.
다른 바람직한 실시양태에서, 스페이서 및 전극 둘 다로서의 역할을 하는 관통 셀(through cell) 전극 구조가 사용된다.
용어 "관통 셀 전극"은, 형성된 셀의 내부쪽으로 돌출된 전극을 지칭한다. 구체적으로, 바람직하게는, 제어 층 또는 형성된 셀의 전체 두께 및 전체 길이에 걸쳐 연장되는 전극이다. 상기 전극은 바람직하게는 실질적으로 서로 평행하게 배열된다. 바람직하게는, 상기 전극은 고체 와이어 또는 실린더 형태의 원형 단면을 가질 수 있거나, 상기 전극은 직사각형 또는 거의 직사각형 단면을 가질 수 있다. 상기 전극의 직사각형 또는 거의 직사각형 단면이 특히 바람직하다.
다른 적합한 전극 구조는 당업자에게 통상적으로 공지되어 있고, 예를 들어 국제 특허 출원 공개 제 WO 2004/029697 A1 호에 개시되어 있다.
적합한 전극 물질은 당업자에게 통상적으로 공지되어 있고, 예를 들어, 금속 또는 금속 산화물(예컨대, 투명한 인듐 주석 산화물(ITO))로 제조된 전극이며, 이것이 본 발명에 따라 바람직하다.
전극들 사이의 간격은 바람직하게는 약 1 μm 내지 약 1000 μm 범위, 더욱 바람직하게는 약 10 μm 내지 약 1000 μm 범위, 더욱더 바람직하게는 약 20 μm 내지 약 1000 μm 범위, 특히 약 30 μm 내지 약 200 μm 범위이다.
바람직한 실시양태에서, 상기 광 변조 소자의 전극은 스위칭 소자, 예를 들면 박막 트랜지스터(TFT) 또는 박막 다이오드(TFD)와 관련된다.
적합한 액정 매질은 바람직하게는, 하기 화학식 I의 하나 이상의 광반응성 메소젠성 화합물을 포함하는 광정렬 성분 (A), 및 하나 이상의 비-중합가능 메소젠성 또는 액정 화합물을 포함하는 액정 성분 (B)("LC 호스트 혼합물"로도 지칭됨)를 포함하고, 화학식 I은 하기와 같다:
Figure pct00046
상기 식에서,
A11은, 하나 이상의 라디칼 L로 치환될 수 있는 아릴 또는 헤테로아릴 기를 나타내고,
A12 및 A13은, 각각 서로 독립적으로, A11과 같이 정의되거나, 또는 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬 기를 나타내고, 이때 1 내지 4개의 비인접 CH2 기는 O로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 L 기로 대체될 수 있고,
L은, 각각의 경우 동일하거나 상이하게, OH, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, SF5, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(Rz)2, -C(=O)Rz, -N(Rz)2, 임의적으로 치환된 실릴, 탄소수 6 내지 20의 임의적으로 치환된 아릴, 또는 탄소수 15 이하의 직쇄 또는 분지쇄 알킬 또는 알켄일을 나타내고, 이때 하나 이상의 비인접 CH2 기는 -O-, -S-, -CO-, -C(O)O-, -O-C(O)-, 또는 O-C(O)-O-로 대체될 수 있고, 이때 또한, 하나 이상의 H 원자는 F 또는 Cl로 대체될 수 있고,
Z11은, 각각의 경우 동일하거나 상이하게, -CH2CH2-, -CF2CF2-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -C(O)O-, -OC(O)-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, 또는 단일 결합, 바람직하게는 -C(O)O-, -OC(O)-, -CH=CH-C(O)O-, -O(O)C-CH=CH-, -CH2CH2- 또는 단일 결합을 나타내고,
R11 및 R12는, 동일하거나 상이하게, P-Sp-, 할로겐, CN, 또는 탄소수 15 이하의 임의적으로 불화된 알킬 또는 알켄일을 나타내고, 이때 하나 이상의 비인접 CH2 기는 -O-, -S-, -CO-, -C(O)O-, -O-C(O)-, 또는 O-C(O)-O-로 대체될 수 있고, R11 및 R12 중 적어도 하나는 P-Sp- 기를 나타내고, 바람직하게는 R11 및 R12 둘 다가 P-Sp-를 나타내고,
각각의 Rz는, 서로 독립적으로, H 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬을 나타내고,
P는 중합가능 기이고,
Sp는 스페이서 기 또는 단일 결합이고,
a는 0 또는 1이다.
화학식 I의 화합물은 바람직하게는 하기 하위-화학식 I-1 내지 I-8의 화합물로부터 선택된다:
Figure pct00047
Figure pct00048
상기 식에서,
R11, R12 및 L은 상기 제시된 바와 같이 정의되고,
r은, 각각의 경우 동일하거나 상이하게 0, 1 또는 2이다.
Figure pct00049
기는 바람직하게는
Figure pct00050
,
특히 바람직하게는
Figure pct00051
를 나타내고, 이때 L은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 탄소수 1 내지 8의 알킬 또는 알콕시, 할로겐 또는 CN을 나타낸다.
특히 바람직한 화학식 I의 화합물은 하기 하위-화학식 I-1-1, I-3-1 및 I-3-2로부터 선택된다:
Figure pct00052
상기 식에서,
존재하는 기는 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는
L은 탄소수 1 내지 6의 알킬 또는 알콕시, Cl 또는 F, 특히 바람직하게는 CH3 또는 C2H5를 나타내고,
P는, 동일하거나 상이하게, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트를 나타내고,
Sp는, 동일하거나 상이하게, (CH2)t, -O(CH2)t, 또는 단일 결합을 나타내고,
t는 2 내지 12, 바람직하게는 2 내지 8이다.
바람직한 화학식 I-1-1, I-3-1 및 I-3-2의 화합물은 하기 하위-화학식의 화합물이다:
Figure pct00053
Figure pct00054
Figure pct00055
Figure pct00056
Figure pct00057
Figure pct00058
상기 식에서, W는 H 또는 CH3를 나타내고, t는 2 내지 8의 정수이다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 LC-호스트 혼합물(성분 (B)은 하나 이상, 바람직하게는 2개 이상의 저분자량(즉, 단량체 또는 미중합된) 화합물을 포함한다. 후자는, 상기 중합가능 화합물의 중합 또는 화학식 I의 광반응성 메소젠의 광 정렬에 사용되는 조건 하에 중합 반응 또는 광정렬에 대해 안정하거나 비-반응성이다.
원칙적으로, 적합한 호스트 혼합물은 임의의 음의 또는 양의 유전율을 갖는 LC 혼합물이고, 이는 통상적인 VA, IPS 또는 FFS 디스플레이에 사용하기에 적합하다.
적합한 LC 혼합물은 당업자에게 공지되어 있고, 문헌에 개시되어 있다. 음의 유전 이방성을 갖는 VA 디스플레이용 LC 매질은, 예를 들어 유럽 특허 출원 제 1 378 557 A1 호에 기술되어 있다.
LCD 및 특히 IPS 디스플레이에 적합한 양의 유전 이방성을 갖는 적합한 LC 혼합물은, 예를 들어 일본 특허 출원 제 07-181 439 (A) 호, 유럽 특허 제 0 667 555 호, 유럽 특허 제 0 673 986 호, 독일 특허 제 195 09 410 호, 독일 특허 제 195 28 106 호, 독일 특허 제 195 28107 호, 국제 특허 출원 공개 제 WO 96/23 851 호, 국제 특허 출원 공개 제 WO 96/28 521 호 및 국제 특허 출원 공개 제 WO2012/079676 호로부터 공지되어 있다.
본 발명에 따른 음의 또는 양의 유전 이방성을 갖는 액정 매질의 바람직한 실시양태는 하기 제시되고, 작업 실시예에 의해 더 자세히 설명된다.
LC 호스트 혼합물은 바람직하게는 네마틱 LC 혼합물이고, 바람직하게는 키랄 LC 상을 갖지 않는다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 LC 매질은 음의 유전 이방성을 갖는 LC 호스트 혼합물을 함유한다. 상기 LC 매질 및 대응 LC 호스트 혼합물의 바람직한 실시양태는 하기 항목 (a) 내지 (z)의 것들이다:
(a) 하나 이상의 하기 화학식 CY 및/또는 PY의 화합물을 포함하는 LC 매질 :
Figure pct00059
상기 식에서,
a는 1 또는 2를 나타내고,
b는 0 또는 1을 나타내고,
Figure pct00060
는
Figure pct00061
를 나타내고,
R1 및 R2는, 각각 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 12의 알킬(이때 또한, 1 또는 2개의 비인접 CH2 기는, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않도록 하는 방식으로 -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있음), 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 알킬 또는 알콕시를 나타내고,
Zx 및 Zy는, 각각 서로 독립적으로, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-O-, -O-CO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CH=CH-CH2O- 또는 단일 결합, 바람직하게는 단일 결합을 나타내고,
L1 내지 L4는, 각각 서로 독립적으로, F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F, 또는 CHF2를 나타낸다.
바람직한 실시양태에서, L1 및 L2 둘 다가 F를 나타내거나, L1 및 L2 중 하나는 F를 나타내고 다른 하나는 Cl을 나타내거나, L3 및 L4 둘 다가 F를 나타내거나, L3 및 L4 중 하나는 F를 나타내고 다른 하나는 Cl을 나타낸다.
화학식 CY의 화합물은 바람직하게는 하기 하위-화학식으로 이루어진 군에서 선택된다 :
Figure pct00062
Figure pct00063
Figure pct00064
Figure pct00065
Figure pct00066
Figure pct00067
상기 식에서,
a는 1 또는 2를 나타내고,
알킬 및 알킬*는, 각각 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고,
알켄일은 탄소수 2 내지 6의 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내고,
(O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타낸다.
알켄일은 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
화학식 PY의 화합물은 바람직하게는 하기 하위-화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00068
Figure pct00069
Figure pct00070
Figure pct00071
상기 식에서,
알킬 및 알킬*는, 각각 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고;
알켄일은 탄소수 2 내지 6의 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내고;
(O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타낸다.
알켄일은 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
(b) 하나 이상의 하기 화학식 ZK의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pct00072
상기 식에서, 개별적인 라디칼은 하기 의미를 가진다:
Figure pct00073
는
Figure pct00074
Figure pct00075
를 나타내고,
Figure pct00076
는
Figure pct00077
를 나타내고,
R3 및 R4는, 각각 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 12의 알킬을 나타내고, 이때 또한, 1 또는 2개의 비인접 CH2 기는, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -O-, -CH=CH-, -CO-, -O-CO- 또는 -CO-O-로 대체될 수 있고;
Zy는 -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-O-, -O-CO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CH=CH-CH2O- 또는 단일 결합, 바람직하게는 단일 결합을 나타낸다.
화학식 ZK의 화합물은 바람직하게는 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00079
상기 식에서,
알킬 및 알킬*는, 각각 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고;
알켄일은 탄소수 2 내지 6의 직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다.
알켄일은 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
화학식 ZK1 및 ZK3의 화합물이 특히 바람직하다.
화학식 ZK의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식으로부터 선택된다:
Figure pct00080
상기 식에서, 프로필, 부틸 및 펜틸 기는 직쇄 기이다.
화학식 ZK1a 및 ZK3a의 화합물이 가장 바람직하다.
(c) 하나 이상의 하기 화학식 DK의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pct00081
상기 식에서,
개별적인 라디칼은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 하기 의미를 갖는다:
R5 및 R6은, 각각 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 12의 알킬(이때 또한, 1 또는 2개의 비인접 CH2 기는, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있음), 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 알킬 또는 알콕시이고;
Figure pct00082
는
Figure pct00083
를 나타내고,
Figure pct00084
는
Figure pct00085
를 나타내고,
e는 1 또는 2이다.
화학식 DK의 화합물은 바람직하게는 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00086
Figure pct00087
상기 식에서,
알킬 및 알킬*는, 각각 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고;
알켄일은 탄소수 2 내지 6의 직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다.
알켄일은 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
(d) 하나 이상의 하기 화학식 LY의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pct00088
상기 식에서,
개별적인 라디칼은 각각의 경우 동일하거나 상이하게 하기 의미를 갖는다:
Figure pct00089
는
Figure pct00090
Figure pct00091
를 나타내고, 이때 적어도 하나의 F 고리는 사이클로헥실렌이 아니고,
f는 1 또는 2를 나타내고;
R1 및 R2는, 각각 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 12의 알킬을 나타내고, 이때 또한, 1 또는 2개의 비인접 CH2 기는, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있고;
Zx 및 Zy는, 각각 서로 독립적으로, -CH2CH2-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-O-, -O-CO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CH=CH-CH2O- 또는 단일 결합, 바람직하게는 단일 결합을 나타내고;
L1 및 L2는, 각각 서로 독립적으로, F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F, 또는 CHF2를 나타낸다.
바람직한 실시양태에서, 라디칼 L1 및 L2 둘 다가 F를 나타내거나, 라디칼 L1 및 L2 중 하나는 F를 나타내고 나머지 하나는 Cl을 나타낸다.
화학식 LY의 화합물은 바람직하게는 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00092
Figure pct00093
Figure pct00094
Figure pct00095
상기 식에서,
R1은 상기 제시된 의미를 갖고;
알킬은 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고;
(O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타내고;
v는 1 내지 6의 정수를 나타낸다.
R1은 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 또는 탄소수 2 내지 6의 직쇄 알켄일, 특히 CH3, C2H5, n-C3H7, n-C4H9, n-C5H11, CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
(e) 하기 화학식 G1 내지 G4로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pct00096
Figure pct00097
상기 식에서,
알킬은 C1-6-알킬을 나타내고;
Lx는 H 또는 F를 나타내고;
X는 F, Cl, OCF3, OCHF2 또는 OCH=CF2를 나타낸다.
X가 F를 나타내는 화학식 G1의 화합물이 특히 바람직하다.
(f) 하기 화학식 Y1 내지 Y16으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pct00098
Figure pct00099
Figure pct00100
상기 식에서,
R5는 R1에 대해 상기에 제시된 의미 중 하나를 갖고,
알킬은 C1-6-알킬을 나타내고;
d는 0 또는 1을 나타내고;
z 및 m은, 각각 서로 독립적으로, 1 내지 6의 정수를 나타낸다.
상기 화합물에서 R5는 특히 바람직하게는 C1-6-알킬, C1-6-알콕시 또는 C2-6-알켄일이고, d는 바람직하게는 1이다. 본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 하나 이상의 상기에 언급된 화학식의 화합물을 5 중량% 이상의 양으로 포함한다.
(g) 하기 화학식 B1 내지 B3으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 바이페닐 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pct00101
상기 식에서,
알킬 및 알킬*는, 각각 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고;
알켄일 및 알켄일*는, 각각 서로 독립적으로, 탄소수 2 내지 6의 직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다.
알켄일 및 알켄일*는 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
상기 LC 혼합물 중의 화학식 B1 내지 B3의 바이페닐의 비율은 바람직하게는 3 중량% 이상, 특히 5 중량% 이상이다.
화학식 B2의 화합물이 특히 바람직하다.
화학식 B1 내지 B3의 화합물은 바람직하게는 하기 하위-화학식의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00102
상기 식에서, 알킬*는 탄소수 1 내지 6의 알킬 라디칼을 나타낸다.
본 발명에 따른 매질은 특히 바람직하게는 하나 이상의 화학식 B1a 및/또는 B2c의 화합물을 포함한다.
(h) 하나 이상의 하기 화학식 T의 터페닐 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pct00103
상기 식에서,
R5 및 R6은, 각각 서로 독립적으로, 상기 제시된 의미 중 하나를 갖고;
Figure pct00104
는, 각각 서로 독립적으로,
Figure pct00105
를 나타내고, 이때
L5는 F 또는 Cl, 바람직하게는 F를 나타내고;
L6은 F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F 또는 CHF2, 바람직하게는 F를 나타낸다.
화학식 T의 화합물은 바람직하게는 하기 하위-화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00106
Figure pct00107
Figure pct00108
Figure pct00109
상기 식에서,
R은 탄소수 1 내지 7의 직쇄 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타내고;
R*는 탄소수 2 내지 7의 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내고;
(O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타내고;
m은 1 내지 6의 정수를 나타낸다.
R*는 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
R은 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시 또는 펜톡시를 나타낸다.
본 발명에 따른 액정 매질은 바람직하게는 화학식 T 및 바람직한 이의 하위-화학식의 터페닐을 0.5 내지 30 중량%, 특히 1 내지 20 중량%의 양으로 포함한다.
화학식 T1, T2, T3 및 T21의 화합물이 특히 바람직하다. 상기 화합물에서, R은 바람직하게는, 각각 탄소수 1 내지 5의 알킬 및 알콕시를 나타낸다.
상기 혼합물의 Δn 값이 0.1 이상이면, 본 발명에 따른 혼합물에 바람직하게는 터페닐이 사용된다. 바람직한 혼합물은, 바람직하게는 화합물 T1 내지 T22의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화학식 T의 터페닐 화합물을 2 내지 20 중량% 포함한다.
(i) 하기 화학식 O1 내지 O11로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pct00110
Figure pct00111
상기 식에서, R1 및 R2는 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는, 각각 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 또는 탄소수 2 내지 6의 알켄일을 나타낸다.
바람직한 매질은 화학식 O1, O3 및 O4로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
(k) 하나 이상의 하기 화학식 FI의 화합물을, 바람직하게는 3 중량% 초과, 특히 5 중량% 이상, 매우 특히 바람직하게는 5 내지 30 중량%의 양으로 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pct00112
상기 식에서,
Figure pct00113
은
Figure pct00114
를 나타내고,
R9는 H, CH3, C2H5 또는 n-C3H7을 나타내고;
(F)는 임의적인 불소 치환기를 나타내고;
q는 1, 2 또는 3을 나타내고;
R7은 R1에 대해 정의된 의미 중 하나를 가진다.
특히 바람직한 화학식 FI의 화합물은 하기 하위-화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00115
Figure pct00116
상기 식에서,
R7은 바람직하게는 직쇄 알킬을 나타내고;
R9는 CH3, C2H5 또는 n-C3H7을 나타낸다.
화학식 FI1, FI2 및 FI3의 화합물이 특히 바람직하다.
(l) 하기 화학식 VK1 내지 VK4로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pct00117
상기 식에서,
R8은 R1에 대해 제시된 의미를 갖고;
알킬은 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼을 나타낸다.
(m) 테트라하이드로나프틸 또는 나프틸 단위를 함유하는 하나 이상의 화합물, 예를 들어 하기 화학식 N1 내지 N10으로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pct00118
Figure pct00119
Figure pct00120
상기 식에서,
R10 및 R11은, 각각 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 12의 알킬(이때 또한, 1 또는 2개의 비인접 CH2 기는, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO-, 또는 -COO-로 대체될 수 있음), 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 알킬 또는 알콕시를 나타내고;
R10 및 R11은 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 또는 알콕시, 또는 탄소수 2 내지 6의 직쇄 알켄일을 나타내고;
Z1 및 Z2는, 각각 서로 독립적으로, -C2H4-, -CH=CH-, -(CH2)4-, -(CH2)3O-, -O(CH2)3-, -CH=CH-CH2CH2-, -CH2CH2CH=CH-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-O-, -O-CO-, -C2F4-, -CF=CF-, -CF=CH-, -CH=CF-, -CH2- 또는 단일 결합을 나타낸다.
(n) 하기 화학식 BC, CR 및 RC의 하나 이상의 다이플루오로-다이벤조크로만 및/또는 크로만을, 바람직하게는 3 내지 20 중량%의 양으로, 특히 3 내지 15 중량%의 양으로 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pct00121
상기 식에서,
R11 및 R12는, 각각 서로 독립적으로, R11에 대해 상기 제시된 의미 중 하나를 갖고,
고리 M은 트랜스-1,4-사이클로헥실렌 또는 1,4-페닐렌이고;
Zm은 -C2H4-, -CH2O-, -OCH2-, -CO-O- 또는 -O-CO-이고;
c는 0, 1 또는 2이다.
화학식 BC, CR 및 RC의 특히 바람직한 화합물은 하기 하위-화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00122
Figure pct00123
Figure pct00124
Figure pct00125
상기 식에서,
알킬 및 알킬*는, 각각 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고;
(O)는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타내고;
c는 1 또는 2이고;
알켄일 및 알켄일*는, 각각 서로 독립적으로, 탄소수 2 내지 6의 직쇄 알켄일 라디칼을 나타낸다.
알켄일 및 알켄일*는 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
1, 2 또는 3개의 화학식 BC-2의 화합물을 포함하는 액정 호스트 혼합물이 매우 특히 바람직하다.
(o) 하나 이상의 하기 화학식 PH 및 BF의 불화된 페난트렌 및/또는 다이벤조퓨란을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pct00126
상기 식에서,
R11 및 R12는, 각각 서로 독립적으로, R11에 대해 상기 제시된 의미 중 하나를 갖고;
b는 0 또는 1을 나타내고;
L은 F를 나타내고;
r은 1, 2 또는 3을 나타낸다.
특히 바람직한 화학식 PH 및 BF의 화합물은 하기 하위-화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00127
상기 식에서,
R 및 R'는, 각각 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 7의 직쇄 알킬 또는 알콕시 라디칼을 나타낸다.
(p) 하나 이상의 하기 화학식 Y의 일환형 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pct00128
상기 식에서,
R1 및 R2는, 각각 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 12의 알킬(이때 또한, 1 또는 2개의 비인접 CH2 기는, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO- 또는 -COO-로 대체될 수 있음), 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 알킬 또는 알콕시를 나타내고;
L1 및 L2는, 각각 서로 독립적으로, F, Cl, OCF3, CF3, CH3, CH2F 또는 CHF2를 나타낸다.
바람직한 실시양태에서, L1 및 L2 둘 다가 F를 나타내거나, L1 및 L2 중 하나는 F를 나타내고 나머지 하나는 Cl을 나타낸다.
화학식 Y의 화합물을 바람직하게는 하기 하위-화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00129
Figure pct00130
상기 식에서,
알킬 및 알킬*는, 각각 서로 독립적으로, 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알킬 라디칼을 나타내고;
알콕시는 탄소수 1 내지 6의 직쇄 알콕시 라디칼을 나타내고;
알켄일 및 알켄일*는, 각각 서로 독립적으로, 탄소수 2 내지 6의 직쇄 알켄일 라디칼을 나타내고,
O는 산소 원자 또는 단일 결합을 나타낸다.
알켄일 및 알켄일*는 바람직하게는 CH2=CH-, CH2=CHCH2CH2-, CH3-CH=CH-, CH3-CH2-CH=CH-, CH3-(CH2)2-CH=CH-, CH3-(CH2)3-CH=CH- 또는 CH3-CH=CH-(CH2)2-를 나타낸다.
특히 바람직한 화학식 Y의 화합물은 하기 하위-화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00131
상기 식에서, 알콕시는 바람직하게는 탄소수 3, 4 또는 5의 직쇄 알콕시를 나타낸다.
(q) 본 발명에 따른, 특히, 화학식 I 또는 이의 하위-화학식의 안정화제 및 공단량체와 별도로, 말단 비닐옥시 기(-O-CH=CH2)를 함유하는 화합물을 포함하지 않는 LC 매질.
(r) 바람직하게는, 본 발명에 따른, 특히, 화학식 I 또는 이의 하위-화학식의 안정화제로부터 선택되는 1 내지 5개, 바람직하게는 1, 2 또는 3개의 안정화제를 포함하는 LC 매질.
(s) 전체 혼합물 중의, 특히 화학식 I 또는 이의 하위-화학식의 안정화제의 비율이 1 내지 1500 ppm, 바람직하게는 100 내지 1000 ppm인, LC 매질.
(t) 1 내지 8개, 바람직하게는 1 내지 5개의 화학식 CY1, CY2, PY1 및/또는 PY2의 화합물을 포함하는 액정 매질. 전체 혼합물 중의 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 5 내지 60%, 특히 바람직하게는 10 내지 35%이다. 개별적인 이들 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우 2 내지 20%이다.
(u) 1 내지 8개, 바람직하게는 1 내지 5개의 화학식 CY9, CY10, PY9 및/또는 PY10의 화합물 포함하는 액정 매질. 전체 혼합물 중의 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 5 내지 60%, 특히 바람직하게는 10 내지 35%이다. 개별적인 이들 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우 2 내지 20%이다.
(v) 1 내지 10개, 바람직하게는 1 내지 8개의 화학식 ZK의 화합물, 특히 화학식 ZK1, ZK2 및/또는 ZK6의 화합물을 포함하는 액정 매질. 전체 혼합물 중의 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 3 내지 25%, 특히 바람직하게는 5 내지 45%이다. 개별적인 이들 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우 2 내지 20%이다.
(w) 전체 혼합물 중의 화학식 CY, PY 및 ZK의 화합물의 비율이 70% 초과, 바람직하게는 80% 초과인, 액정 매질.
(x) LC 호스트 혼합물이, 바람직하게는 화학식 CY, PY 및 LY(이때, R1 및 R2 중 하나 또는 둘 다는 탄소수 2 내지 6의 직쇄 알켄일을 나타냄), 화학식 ZK 및 DK(이때, R3 및 R4 중 하나 또는 둘 다 또는 R5 및 R6 중 하나 또는 둘 다는 탄소수 2 내지 6의 직쇄 알켄일을 나타냄), 및 화학식 B2 및 B3, 매우 바람직하게는 화학식 CY15, CY16, CY24, CY32, PY15, PY16, ZK3, ZK4, DK3, DK6, B2 및 B3, 가장 바람직하게는 화학식 ZK3, ZK4, B2 및 B3으로부터 선택되는 알켄일 기-함유 화합물을 하나 이상 함유하는, LC 매질. 상기 LC 호스트 혼합물 중의 이들 화합물의 농도는 바람직하게는 2 내지 70%, 매우 바람직하게는 3 내지 55%이다.
(y) 화학식 PY1 내지 PY8, 매우 바람직하게는 화학식 PY2로부터 선택되는 화합물을 하나 이상, 바람직하게는 1 내지 5개 함유하는 액정 매질. 전체 혼합물 중의 이들 화합물의 비율은 바람직하게는 1 내지 30%, 특히 바람직하게는 2 내지 20%이다. 개별적인 이들 화합물의 함량은 바람직하게는 각각의 경우 1 내지 20%이다.
(z) 하나 이상, 바람직하게는 1, 2 또는 3개의 화학식 T2의 화합물을 함유하는 LC 매질. 전체 혼합물 중의 상기 화합물의 함량은 바람직하게는 1 내지 20%이다.
본 발명의 또다른 바람직한 실시양태에서, 상기 LC 매질은 양의 유전 이방성을 갖는 LC 호스트 혼합물을 함유한다. 상기 LC 매질의 바람직한 실시양태에서, 대응 LC 호스트 혼합물은 하기 항목 (aa) 내지 (mmm)의 것들이다.
(aa) 하기 화학식 II 및 III의 화합물의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 LC 매질:
Figure pct00132
상기 식에서,
R20은, 각각 동일하거나 상이하게, 탄소수 1 내지 15의 할로겐화되거나 비치환된 알킬 또는 알콕시 라디칼이고, 이때 또한, 하나 이상의 CH2 기는, 서로 독립적으로, O 원자들이 서로 직접 연결되지 않는 방식으로, -C≡C-, -CF2O-, -CH=CH-,
Figure pct00133
, -O-, -CO-O- 또는 -O-CO-로 대체될 수 있고,
X20은, 각각 동일하거나 상이하게, F, Cl, CN, SF5, SCN, NCS, 또는 각각 탄소수 6 이하의, 할로겐화된 알킬 라디칼, 할로겐화된 알켄일 라디칼, 할로겐화된 알콕시 라디칼, 또는 할로겐화된 알켄일옥시 라디칼을 나타내고,
Y20 내지 Y24는, 각각 동일하거나 상이하게, H 또는 F를 나타내고,
Figure pct00134
는, 각각 서로 독립적으로,
Figure pct00135
를 나타낸다.
화학식 II의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식으로부터 선택된다:
Figure pct00136
Figure pct00137
상기 식에서, R20 및 X20은 상기 제시된 의미를 갖는다.
R20은 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 알킬을 나타낸다. X20은 바람직하게는 F를 나타낸다. 화학식 IIa 및 IIb의 화합물, 특히, X가 F를 나타내는 화학식 IIa 및 IIb의 화합물이 특히 바람직하다.
화학식 III의 화합물은 바람직하게는 하기 하위-화학식으로부터 선택된다:
Figure pct00138
상기 식에서, R20 및 X20은 상기 제시된 의미를 갖는다.
R20은 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 알킬을 나타낸다. X20은 바람직하게는 F를 나타낸다. 화학식 IIIa 및 IIIe의 화합물, 특히, 화학식 IIIa의 화합물이 특히 바람직하다.
(bb) 하기 화학식 IV 내지 VIII로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함하는 LC 매질:
Figure pct00139
상기 식에서,
R20, X20 및 Y20 내지 Y23은 상기 제시된 의미를 갖고,
Z20은 -C2H4-, -(CH2)4-, -CH=CH-, -CF=CF-, -C2F4-, -CH2CF2-, -CF2CH2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO- 또는 -OCF2-를 나타내고, 화학식 V 및 VI에서는 또한 단일 결합을 나타내고, 화학식 V 및 VIII에서는 또한 -CF2O-를 나타내고,
r은 0 또는 1을 나타내고,
s는 0 또는 1을 나타낸다.
화학식 IV의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식으로부터 선택된다:
Figure pct00140
상기 식에서, R20 및 X20은 상기 제시된 의미를 갖는다.
R20은 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 알킬을 나타낸다. X20은 바람직하게는 F 또는 OCF3, 또한 OCF=CF2 또는 Cl을 나타낸다.
화학식 V의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식으로부터 선택된다:
Figure pct00141
Figure pct00142
상기 식에서, R20 및 X20은 상기 제시된 의미를 갖는다.
R20은 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 알킬을 나타낸다. X20은 바람직하게는 F 또는 OCF3, 또한 OCHF2, CF3, OCF=CF2 또는 OCH=CF2를 나타낸다.
화학식 VI의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식으로부터 선택된다:
Figure pct00143
Figure pct00144
상기 식에서, R20 및 X20은 상기 제시된 의미를 갖는다.
R20은 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 알킬을 나타낸다. X20은 바람직하게는 F, 또한 OCF3, CF3, CF=CF2, OCHF2 또는 OCH=CF2를 나타낸다.
화학식 VII의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식으로부터 선택된다:
Figure pct00145
상기 식에서, R20 및 X20은 상기 제시된 의미를 갖는다.
R20은 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 알킬을 나타낸다. X20은 바람직하게는 F, 또한 OCF3, OCHF2 또는 OCH=CF2를 나타낸다.
(cc) 상기 매질은, 상기 제시된 화학식 ZK1 내지 ZK10으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함한다. 화학식 ZK1 및 ZK3의 화합물이 특히 바람직하다. 특히 바람직한 화학식 ZK의 화합물은 하위-화학식 ZK1a, ZK1b, ZK1c, ZK3a, ZK3b, ZK3c 및 ZK3d로부터 선택된다.
(dd) 상기 매질은, 상기 제시된 화학식 DK1 내지 DK12로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함한다. 특히 바람직한 화합물은 DK3이다.
(ee) 상기 매질은 하기 화학식 IX로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함한다:
Figure pct00146
상기 식에서,
X20은 상기 제시된 의미를 갖고,
L은 H 또는 F를 나타내고,
"알켄일"은 C2-6-알켄일을 나타낸다.
(ff) 화학식 DK-3a 및 IX의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식으로부터 선택된다:
Figure pct00147
상기 식에서, "알킬"은 C1-6-알킬, 바람직하게는 n-C3H7, n-C4H9 또는 n-C5H11, 특히 n-C3H7을 나타낸다.
(gg) 상기 매질은, 상기 제시된 화학식 B1, B2 및 B3, 바람직하게는 화학식 B2로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함한다. 화학식 B1 내지 B3의 화합물은 특히 바람직하게는 화학식 B1a, B2a, B2b 및 B2c로부터 선택된다.
(hh) 상기 매질은 하기 화학식 X으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함한다:
Figure pct00148
상기 식에서,
L20은 H 또는 F를 나타내고,
R21 및 R22는, 각각 동일하거나 상이하게, 각각 탄소수 6 이하의 n-알킬, 알콕시, 옥사알킬, 플루오로알킬 또는 알켄일, 바람직하게는 각각 동일하거나 상이하게, 탄소수 1 내지 6의 알킬을 나타낸다.
(ii) 상기 매질은 하나 이상의 하기 화학식 XI 및 XII의 화합물을 포함한다:
Figure pct00149
상기 식에서,
R20, X20 및 Y20 내지 Y23은 화학식 III에서 제시된 의미를 갖고,
Figure pct00150
는, 각각 서로 독립적으로,
Figure pct00151
를 나타내고,
Figure pct00152
는
Figure pct00153
를 나타낸다.
화학식 XI 및 XII의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식으로부터 선택된다:
Figure pct00154
Figure pct00155
Figure pct00156
상기 식에서, R20 및 X20은 상기 제시된 의미를 갖고, 바람직하게는 R20은 탄소수 1 내지 6의 알킬을 나타내고, X20은 F를 나타낸다.
본 발명에 따른 혼합물은 특히 바람직하게는 하나 이상의 화학식 XIIa 및/또는 XIIe의 화합물을 포함한다.
(jj) 상기 매질은, 바람직하게는 화학식 T21 내지 T23 및 T25 내지 T27의 화합물의 군으로부터 선택되는 상기 제시된 화학식 T의 화합물을 하나 이상 포함한다.
화학식 T21 내지 T23의 화합물이 특히 바람직하다. 하기 구조식의 화합물이 매우 특히 바람직하다:
Figure pct00157
Figure pct00158
.
(kk) 상기 매질은, 상기 제시된 화학식 DK9, DK10 및 DK11의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다.
(ll) 상기 매질은 하기 화학식 XIII 내지 XVIII로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 추가로 포함한다:
Figure pct00159
Figure pct00160
상기 식에서, R20 및 X20은, 각각 서로 독립적으로, 상기 제시된 의미 중 하나를 갖고, Y20 내지 Y23은, 각각 서로 독립적으로, H 또는 F를 나타낸다.
X20은 바람직하게는 F, Cl, CF3, OCF3 또는 OCHF2를 나타낸다. R20은 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 알킬을 나타낸다.
본 발명에 따른 혼합물은 특히 바람직하게는 하나 이상의 하기 화학식 XVIII-a의 화합물을 포함한다:
Figure pct00161
상기 식에서, R20은 상기 제시된 의미를 갖는다.
R20은 바람직하게는 직쇄 알킬, 특히 에틸, n-프로필, n-부틸 및 n-펜틸, 매우 특히 바람직하게는 n-프로필을 나타낸다. 화학식 XVIII, 특히 화학식 XVIII-a의 화합물(들)은 바람직하게는 본 발명에 따른 혼합물에 0.5 내지 20 중량%, 특히 바람직하게는 1 내지 15 중량%의 양으로 사용된다.
(mm) 상기 매질은 하나 이상의 하기 화학식 XIX의 화합물을 추가로 포함한다:
Figure pct00162
상기 식에서,
R20, X20 및 Y20 내지 Y25는 화학식 I에서 제시된 의미를 갖고,
s는 0 또는 1이고,
Figure pct00163
는
Figure pct00164
를 나타낸다.
화학식 XIX에서, X20은 또한 탄소수 1 내지 6의 알킬 라디칼 또는 탄소수 1 내지 6의 알콕시 라디칼을 나타낸다. 상기 알킬 또는 알콕시 라디칼은 바람직하게는 직쇄이다.
R20은 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 알킬을 나타낸다. X20은 바람직하게는 F를 나타낸다.
화학식 XIX의 화합물은 바람직하게는 하기 화학식으로부터 선택된다:
Figure pct00165
Figure pct00166
상기 식에서, R20, X20 및 Y20은 상기 제시된 의미를 갖는다.
R20은 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 알킬을 나타낸다. X20은 바람직하게는 F를 나타내고, Y20은 바람직하게는 F이고,
Figure pct00167
은 바람직하게는
Figure pct00168
이다.
R20은 탄소수 2 내지 6의 직쇄 알킬 또는 알켄일이다.
(nn) 상기 매질은, 바람직하게는 화학식 G1 및 G2로부터 선택되는 상기 제시된 화학식 G4의 화합물을 하나 이상 포함하며, 이때 알킬은 C1-6-알킬을 나타내고, Lx는 H를 나타내고, X는 F 또는 Cl을 나타낸다. G2에서, X는 특히 바람직하게는 Cl을 나타낸다.
(oo) 상기 매질은 하나 이상의 하기 화학식 XX 내지 XXII의 화합물을 포함한다:
Figure pct00169
상기 식에서, R20 및 X20은 상기 제시된 의미를 갖는다.
R20은 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 알킬을 나타낸다. X20은 바람직하게는 F를 나타낸다. 본 발명에 따른 매질은 특히 바람직하게는 하나 이상의 화학식 XXII의 화합물을 포함하고, 이때 X20은 바람직하게는 F이다. 화학식 XX 내지 XXII의 화합물(들)은 본 발명에 따른 혼합물에, 바람직하게는 1 내지 20 중량%의 양으로, 특히 바람직하게는 1 내지 15 중량%의 양으로 사용된다. 특히 바람직한 혼합물은 하나 이상의 화학식 XXII의 화합물을 포함한다.
(pp) 상기 매질은 하기 화학식 M-1 내지 M-3의 피리미딘 또는 피리딘으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함한다:
Figure pct00170
상기 식에서, R20 및 X20은 상기 제시된 의미를 갖는다.
R20은 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 알킬을 나타낸다. X20은 바람직하게는 F를 나타낸다. 본 발명에 따른 매질은 특히 바람직하게는 하나 이상의 화학식 M-1의 화합물을 포함하고, 이때 X20은 바람직하게는 F를 나타낸다. 화학식 M-1 내지 M-3의 화합물(들)은 본 발명에 따른 혼합물에, 바람직하게는 1 내지 20 중량%의 양으로, 특히 바람직하게는 1 내지 15 중량%의 양으로 사용된다.
다른 바람직한 실시양태가 하기 제시된다.
(qq) 상기 매질은 화학식 XII, 특히 화학식 XIIe의 화합물을 2개 이상 포함한다.
(rr) 상기 매질은 화학식 XII의 화합물을 2 내지 30 중량%, 바람직하게는 3 내지 20 중량%, 특히 바람직하게는 3 내지 15 중량% 포함한다.
(ss) 상기 매질은, 화학식 XII의 화합물 이외에, 화학식 II, III, IX 내지 XIII, XVII 및 XVIII의 화합물의 군으로부터 선택되는 화합물을 추가로 포함한다.
(tt) 전체 혼합물 중의 화학식 II, III, IX 내지 XI, XIII, XVII 및 XVIII의 화합물의 비율은 40 내지 95 중량%이다.
(uu) 상기 매질은 10 내지 50 중량%, 특히 바람직하게는 12 내지 40 중량%의 화학식 II 및/또는 III의 화합물을 포함한다.
(vv) 상기 매질은 20 내지 70 중량%, 특히 바람직하게는 25 내지 65 중량%의 화학식 IX 내지 XIII의 화합물을 포함한다.
(ww) 상기 매질은 4 내지 30 중량%, 특히 바람직하게는 5 내지 20 중량%의 화학식 XVII의 화합물을 포함한다.
(xx) 상기 매질은 1 내지 20 중량%, 특히 바람직하게는 2 내지 15 중량%의 화학식 XVIII의 화합물을 포함한다.
(yy) 상기 매질은 2개 이상의 하기 화학식 XIIe-1 내지 XIIe-3의 화합물을 포함한다:
Figure pct00171
.
(zz) 상기 매질은 2개 이상의 하기 화학식 XIIa-1 내지 XIIa-3의 화합물을 포함한다:
Figure pct00172
.
(aaa) 상기 매질은 2개 이상의 화학식 XIIa의 화합물 및 2개 이상의 화학식 XIIe의 화합물을 포함한다.
(bbb) 상기 매질은 하나 이상의 화학식 XIIa의 화합물 및 하나 이상의 화학식 XIIe의 화합물 및 하나 이상의 화학식 IIIa의 화합물을 포함한다.
(ccc) 상기 매질은 2개 이상의 화학식 XIIa의 화합물 및 2개 이상의 화학식 XIIe의 화합물 및 하나 이상의 화학식 IIIa의 화합물을 포함한다.
(ddd) 상기 매질은 총 25 중량% 이상, 바람직하게는 30 중량% 이상의 하나 이상의 화학식 XII의 화합물을 포함한다.
(eee) 상기 매질은 20 중량% 이상, 바람직하게는 24 중량% 이상, 바람직하게는 25 내지 60 중량%의 화학식 ZK3의 화합물, 특히 하기 화학식 ZK3a의 화합물을 포함한다:
Figure pct00173
.
(fff) 상기 매질은, 화합물 ZK3a, ZK3b 및 ZK3c, 바람직하게는 화합물 ZK3a로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 하기 화합물 ZK3d와 조합으로 포함한다:
Figure pct00174
.
(ggg) 상기 매질은 하나 이상의 화학식 DPGU-n-F의 화합물을 포함한다.
(hhh) 상기 매질은 하나 이상의 화학식 CDUQU-n-F의 화합물을 포함한다.
(iii) 상기 매질은 하나 이상의 화학식 CPU-n-OXF의 화합물을 포함한다.
(jjj) 상기 매질은 하나 이상의 화학식 CPGU-3-OT의 화합물을 포함한다.
(kkk) 상기 매질은 하나 이상의 화학식 PPGU-n-F의 화합물을 포함한다.
(lll) 상기 매질은 하나 이상, 바람직하게는 2개 또는 3개의 화학식 PGP-n-m의 화합물을 포함한다.
(mmm) 상기 매질은, 하기 구조를 갖는 하나 이상의 화학식 PGP-2-2V의 화합물을 포함한다:
Figure pct00175
.
본 발명에 따른 매질은 바람직하게는, 본 발명에 따른 화학식 I의 화합물을 포함하는 성분 (A)를 0.01 내지 10%, 특히 바람직하게는 0.05 내지 5%, 가장 바람직하게는 0.1 내지 3% 포함한다. 상기 매질은 바람직하게는 1, 2 또는 3개, 더욱 바람직하게는 1 또는 2개, 가장 바람직하게는 1개의 본 발명에 따른 화학식 I의 화합물을 포함한다.
바람직한 실시양태에서, 성분 (A)는 화학식 I의 화합물로 구성된다.
본 발명에 사용된 화합물은 문헌(예를 들어, 표준 문헌, 예컨대 문헌[HHouben-Weyl, Methoden der organischen Chemie [Methods of Organic Chemistry], Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart])에 기술된 바와 같이 그 자체로 공지된 방법에 의해, 정확하게는, 공지되고 상기 반응에 적합한 반응 조건 하에 제조된다. 그 자체로 공지된 변형이 또한 사용될 수 있으며, 본원에서는 더 자세히 언급하지 않는다.
화학식 I의 화합물은 바람직하게는 영국 특허 출원 제 2 306 470 A 호에 기술된 절차에 따라 또는 이와 유사하게 합성된다.
본 발명에 따른 매질은 그 자체로 통상적인 방식으로 제조된다. 일반적으로, 성분들은 바람직하게는 승온에서 서로 용해된다. 적합한 첨가제에 의해, 본 발명의 액정 상은, 지금까지 개시된 모든 유형의 액정 디스플레이 소자에 사용될 수 있는 방식으로 개질될 수 있다. 이러한 유형의 첨가제는 당업자에게 공지되어 있고 문헌[H. Kelker/ R. Hatz, Handbook of Liquid Crystals, Verlag Chemie, Wein-heim, 1980]에 자세히 기술되어 있다. 예를 들어, 착색된 게스트-호스트 시스템의 제조를 위해 다색성 염료가가 첨가될 수 있거나, 또는 유전 이방성, 점도 및/또는 네마틱상의 정렬을 개질하기 위한 성분이 첨가될 수 있다.
상기 광 변조 소자는 또한 특정 파장의 광을 차단하는 필터, 예를 들어 UV 필터를 포함할 수 있다. 본 발명에 따르면, 추가의 기능 층, 예를 들어 보호 필름, 단열 필름 또는 금속 산화물 층이 또한 존재할 수 있다.
하기에서, 본 발명에 따른 광 변조 소자의 적합한 제조 공정이 더 자세히 기술된다.
바람직한 제 1 실시양태에서, 본 발명에 따른 광 변조 소자의 적합한 제조 방법은 전형적으로,
(a) 기판 또는 액정 층에 실질적으로 평행한 전기장을 인가할 수 있는 전극 구조를 기판들 중 적어도 하나 상에 제공하는 단계,
(b) 임의적으로, 나머지 기판 또는 상기 전극 구조 상에 정렬 층을 제공하는 단계,
(c) 상기 정렬 층, 기판, 또는 상기 전극 구조의 상부에 중합가능 LC 물질 층을 제공하는 단계,
(d) 화학선을 층 스택에 조사하는 단계,
(e) 기판 또는 상기 층 스택 중 하나 상에, 적어도 광정렬 성분 (A) 및 액정 성분 (B)를 포함하는 액정 매질 층을 제공하는 단계,
(f) 셀을 조립하는 단계, 및
(g) 선형 편광된 광을 상기 셀에 조사하는 단계
를 포함한다.
흔히, 중합가능 LC 물질의 충분한 정렬은, 하기에 제시되는 바와 같이 중합가능 LC 물질의 층을 기판 상에 제공함으로써 달성될 수 있다. 그러나, 마찬가지로, 전술된 바와 같이 중합 전에 칼라미틱 반응성 메소젠(RM)의 각각의 초기 정렬을 유도하는 하나 이상의 정렬 층을 기판 상에 제공하는 것도 가능하다.
전형적으로, 정렬 층 물질은 통상적인 코팅 기술, 예를 들어 스핀 코팅, 롤 코팅, 침지 코팅 또는 블레이드 코팅에 의해, 당업자에게 공지된 증착 또는 통상적인 인쇄 기술, 예컨대 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 릴-투-릴 인쇄, 레터 프레스 인쇄, 그라비어 인쇄, 로토-그라비어 인쇄, 플렉소 인쇄, 음각 인쇄, 패드 인쇄, 열 접착 인쇄, 잉크젯 인쇄, 또는 스탬프 또는 인쇄 플레이트에 의한 인쇄에 의해 기판 또는 전극 구조 상에 적용될 수 있다.
정렬 층, 기판 또는 전극 구조의 상부에 중합가능 LC 물질 층을 제공하기 위해, 바람직하게는 중합가능 LC 물질을 적합한 용매에 용해시킨다.
적합한 용매는 바람직하게는 유기 용매로부터 선택된다. 용매는 바람직하게는 케톤, 예컨대 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 프로필 케톤, 메틸 이소부틸 케톤 또는 사이클로헥산온; 아세테이트, 예컨대 메틸, 에틸 또는 부틸 아세테이트 또는 메틸 아세토아세테이트; 알코올, 예컨대 메탄올, 에탄올 또는 이소프로필 알코올; 방향족 용매, 톨루엔 또는 자일렌; 지환족 탄화수소, 예컨대 사이클로펜탄 또는 사이클로헥산; 할로겐화된 탄화수소, 예컨대 다이- 또는 트라이-클로로메탄; 및 글리콜 또는 이의 에스터, 예컨대 PGMEA(프로필 글리콜 모노메틸 에터 아세테이트), γ-부티로락톤으로부터 선택된다. 상기 용매의 이원, 삼원 또는 그 이상의 혼합물을 사용하는 것이 또한 가능하다.
상기 중합가능 LC 물질이 하나 이상의 용매를 함유하는 경우, 용매(들) 중의 모든 고체(RM 포함)의 총 농도는 바람직하게는 10 내지 60%이다.
상기 중합가능 LC 물질은 통상적인 코팅 기술, 예컨대 스핀 코팅, 바 코팅 또는 블레이드 코팅에 의해 정렬 층 상에 적용될 수 있다. 이는 또한, 당업자에게 공지된 통상적인 인쇄 기술, 예를 들어 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 릴-투-릴 인쇄, 레터 프레스 인쇄, 그라비어 인쇄, 로토-그라비어 인쇄, 플렉소 인쇄, 음각 인쇄, 패드 인쇄, 열 접착 인쇄, 잉크젯 인쇄, 또는 스탬프 또는 인쇄 플레이트를 이용한 인쇄에 의해 기판에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 중합체 필름의 제조를 위해, 상기 중합가능 LC 물질 중의 중합가능 화합물은 동일반응계 내 중합에 의해 중합되거나 가교된다(하나의 화합물이 2개 이상의 다량의 중합가능 기를 갖는 경우).
상기 중합은 하나의 단계로 수행될 수 있다. 또한, 제 1 단계에서 반응하지 않은 화합물을 제 2 단계에서 중합 또는 가교시킬 수 있다("최종 경화").
바람직한 제조 방법에서, 상기 중합가능 LC 물질을 기판 상에 코팅하고, 후속적으로, 예를 들어 국제 특허 출원 공개 제 WO 01/20394 호, 영국 특허 제 2,315,072 호 또는 국제 특허 출원 공개 제 WO 98/04651 호에 기술된 바와 같이 열 또는 화학선에 노출시킴으로써 중합시킨다.
LC 물질의 중합은 바람직하게는 화학선에 노출시킴으로써 달성된다. 화학선은 광(예컨대, UV 광, IR 광 또는 가시광)의 조사, X-선 또는 감마선의 조사, 또는 고 에너지 입자(예컨대, 이온 또는 전자)의 조사를 의미한다. 바람직한 실시양태에서, 중합은, 특히 UV 광을 사용하는 광 조사에 의해 수행된다. 화학선의 공급원으로서, 예를 들어 단일 UV 램프 또는 UV 램프 세트가 사용될 수 있다. 높은 램프 전력을 사용하면, 경화 시간을 줄일 수 있다. 광 조사의 다른 가능한 공급원은 레이저, 예를 들어 UV 레이저, IR 레이저 또는 가시광 레이저이다.
경화 시간은 특히, 상기 중합가능 LC 물질의 반응성, 코팅된 층의 두께, 중합 개시제의 유형 및 UV 램프의 전력에 의존한다. 경화 시간은 바람직하게는 약 5분 이하, 매우 바람직하게는 약 3분 이하, 가장 바람직하게는 약 1분 이하이다. 대량 생산의 경우 약 30초 이하의 짧은 경화 시간이 바람직한다.
적합한 UV 방사 전력은 바람직하게는 약 5 mWcm-2 내지 약 200 mWcm-2 범위, 더욱 바람직하게는 약 50 mWcm-2 내지 약 175 mWcm-2의 범위, 가장 바람직하게는 약 100 mWcm-2 내지 약 150 mWcm-2 범위이다.
적용된 UV 복사선과 관련하여, 및 시간의 함수로서, 적합한 UV 선량은 바람직하게는 약 25 mJcm-2 내지 약 7200 mJcm-2 범위, 더욱 바람직하게는 약 500 mJcm-2 내지 약 7200 mJcm-2 범위, 가장 바람직하게는 약 3000 mJcm-2 내지 약 7200 mJcm-2 범위이다.
상기 중합은 바람직하게는 비활성 기체 대기 하에서, 바람직하게는 가열된 질소 대기 하에서 수행되지만, 또한 공기 중에서의 중합도 가능하다.
상기 중합은 바람직하게는 1℃ 내지 70℃, 더욱 바람직하게는 5℃ 내지 50℃, 더더욱 바람직하게는 15℃ 내지 30℃의 온도에서 수행된다.
본 발명의 하나의 실시양태에서, 상기 액정 조성물은 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 주입되거나, 제 1 기판과 제 2 기판을 조합한 후 모세관력에 의해 조립된 셀에 충전된다.
대안적인 실시양태에서, 상기 액정 조성물은, 제 1 기판 상에 액정 조성물을 적재한 후 제 2 기판을 제 1 기판에 조합함으로써 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 개재될 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 예를 들어, 일본 특허 제 S63-179323 호 및 일본 특허 제 H10-239694 호에 개시된 바와 같이 "ODF(One Drop Filling)" 공정으로 공지된 공정으로 또는 잉크젯 인쇄(IJP) 방법을 사용하여, 액정을 제 1 기판 상에 적가하여 분배한다. 따라서, (e) 셀을 조립하는 단계, 및 (f) 적어도 광정렬 성분 (A) 및 액정 성분 (B)를 포함하는 액정 매질로 셀을 충전하는 단계는, 충전 방법에 따라 서로 상호교환 가능하다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 방법은, 디스플레이 패널 안쪽의 액정 매질을 균일하게 재분배하기 위해, 디스플레이 패널 안쪽의 액정이 일정 기간 동안 휴지되는 공정 단계(이후로, "어닐링"으로 지칭됨)를 포함한다.
본 발명에 따른 디스플레이의 제조를 위해, 화학식 I의 광반응성 메소젠은 바람직하게는 패널 내에 재분배될 수 있다. 충전 및 조립 후, 디스플레이 패널은 1분 내지 3시간, 바람직하게는 10분 내지 1시간, 가장 바람직하게는 20분 내지 30분 동안 어닐링된다. 어닐링은 바람직하게는 실온에서 수행된다.
대안적인 실시양태에서, 어닐링은 승온, 바람직하게는 20℃ 초과 140℃ 미만, 더욱 바람직하게는 40℃ 초과 100℃ 미만, 가장 바람직하게는 50℃ 초과 80℃ 미만에서 수행된다.
바람직한 실시양태에서, 상기 중합가능 화합물의 디스플레이 충전, 어닐링, 광정렬 및 경화의 공정 단계 중 하나 이상은 액정 호스트 혼합물의 등명점보다 높은 온도에서 수행된다.
액정 패널 안쪽의 액정의 광정렬 동안, 선형 편광된 광에 상기 디스플레이 또는 액정 층이 노출됨으로써 이방성이 유도된다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 광반응성 성분 (A)는, 선형 편광된 광을 사용하는 제 1 단계에서 및 선형 편광된 광 또는 비-편광된 UV 광을 사용하여 추가로 경화되는 제 2 단계에서 광정렬된다.
또다른 바람직한 실시양태에서, 상기 방법에 따라 적용되는 선형 편광된 광은 자외선이고, 이는 광반응성 성분 (A)의 동시 광정렬 및 경화를 가능하게 한다.
조사 파장은 UV 대역 통과 필터로 조절될 수 있다. 조사 파장은 바람직하게는 250 nm 내지 450 nm 범위, 더욱 바람직하게는 320 nm 내지 390 nm 범위이다. 약 365 nm의 조사 파장이 특히 바람직하다.
UV 복사선의 공급원으로서, 예를 들어 단일 UV 램프 또는 UV 램프 세트가 사용될 수 있다. 높은 램프 전력을 사용하면 경화 시간을 줄일 수 있다. UV 복사선의 또다른 가능한 공급원은 레이저이다.
UV 복사선의 선형 편광은 당업자에게 공지된 방법에 의해 달성될 수 있다. 바람직하게는, 선형 편광은, 적합한 선형 편광자(예컨대, 시판 와이어 그리드 편광자(WGP))에 복사선을 통과시킴으로써 달성된다.
화학식 I의 광반응성 화합물의 광정렬 및 화학식 I의 화합물의 중합가능 기의 경화는 동시에 또는 단계적으로 수행될 수 있다. 공정이 상이한 단계로 분할되는 경우, 개별 단계는 동일한 온도 또는 상이한 온도에서 수행될 수 있다.
광정렬 및 경화 단계(들) 후에, 미반응된 중합가능 화합물을 제거하기 위해, 저온에서 UV-광 및/또는 가시광(선형 광 또는 비-편광된 광 둘 다)의 조사에 의해 소위 "후-경화" 단계가 임의적으로 수행될 수 있다. 후-경화는 바람직하게는 20℃ 초과 70℃ 미만, 더욱 바람직하게는 60℃ 미만, 가장 바람직하게는 20℃ 초과 40℃ 미만에서 수행된다.
바람직한 제 2 실시양태에서, 본 발명에 따른 광 변조 소자의 적합한 제조 방법은 전형적으로,
(h) 기판 또는 액정 층에 실질적으로 평행한 전기장을 인가할 수 있는 전극 구조를 기판들 중 적어도 하나 상에 제공하는 단계,
(i) 나머지 기판 또는 상기 전극 구조 상에 하나 이상의 광학 필름을 적층하는 단계,
(j) 적어도 광정렬 성분 (A) 및 액정 성분 (B)를 포함하는 액정 매질 층을 하나의 층 스택 상에 제공하는 단계
(k) 셀을 조립하는 단계, 및
(l) 선형 편광된 광을 상기 셀에 조사하는 단계
를 포함한다.
바람직하게는, 하나 이상의 광학 필름 또는 다층 광학 필름은 접착제 층(예를 들어, 감압 접착제(PSA))을 사용하여 투명 기판 상에 직접 적층된다.
본 발명에 따른 광 변조 소자의 광 투과율은 인가된 전기장에 의존한다. 바람직한 실시양태에서, 상기 장치의 광 투과율은 전기장이 인가될 때 높고, 전기장이 인가되지 않을 때 초기 상태에서 낮다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 광 변조 소자는 경계 상태 A 및 경계 상태 B를 갖는다. 본원의 목적을 위해, 용어 "경계 상태"는, 투과율이 최대 또는 최소에 도달하고 인가된 전기장 내의 추가의 감소 또는 증가에 있어서 더이상 또는 사실상 더이상 변화가 없는 상태를 의미한다.
상기 광 변조 소자는 바람직하게는, 전기장이 인가되지 않을 때 투과율 TA를 갖는 경계 상태 A(소위 "오프 상태")를 갖는다.
상기 광 변조 소자는 바람직하게는, 전기장이 인가될 때 투과율 TB를 갖는 또다른 경계 상태 B(소위 "온 상태")를 갖고, TA < TB이다.
본 발명에 따른 광 변조 소자는 당업자에게 통상적으로 공지된 통상적인 구동 파형으로 작동될 수 있다.
필요한 인가된 전기장 강도는 주로 전극 간격 및 호스트 혼합물의 Δε에 의존한다. 인가된 전기장 강도는 전형적으로 약 0.5 V/μm-1 미만, 바람직하게는 약 0.2 V/μm-1 미만, 더욱 바람직하게는 약 0.1 V/μm-1 미만이다.
바람직한 실시양태에서, 인가된 구동 전압은 0V 내지 약 10V 범위, 더욱 바람직하게는 약 1V 내지 약 7V 범위, 더욱더 바람직하게는 약 1.5V 내지 약 4V 범위이다.
본 발명의 광 변조 소자는 다양한 유형의 광학 및 전광 장치에 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명은 또한, 본 발명에 따른 광 변조 소자의 전광 장치에서의 용도에 관한 것이다.
상기 광학 및 전광 장치는, 비제한적으로, 전광 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 비-선형 광학(NLO) 장치 및 광학 정보 저장 장치를 포함한다.
따라서, 본 발명은 또한, 본 발명에 따른 광 변조 소자를 포함하는 전광 장치에 관한 것이다.
문맥상 명백히 달리 제시되지 않는 한, 본원에서 사용되는 용어의 복수 형태는 단수 형태를 포함하는 것으로 해석되고, 그 역도 마찬가지이다.
본원에 제시된 매개변수 범위는 모두, 당업자에게 공지된 최대 허용 오차를 포함하는 한계 값을 포함한다. 서로 조합된 다양한 특성 범위에 대해 제시된 상이한 상한 및 하한 값은 다른 바람직한 범위를 생성시킨다.
본원 전반에 걸쳐, 명시적으로 달리 명시하지 않는 한, 하기 조건 및 정의가 적용된다. 모든 농도는 중량%로 인용되며, 각각의 전체 혼합물과 관련되고, 모든 온도는 섭씨로 표시되며, 모든 온도 차이는 차등 ℃로 표시된다. 모든 물리적 특성은 독일 메르크 카게아아의 문헌["Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", Status Nov. 1997]에 따라 결정되며, 달리 명시되지 않는 한, 20℃의 온도에 대해 인용된다. 광학 이방성(Δn)은 589.3 nm의 파장에서 결정된다. 유전 이방성(Δn)은 1 kHz의 주파수에서 또는 명시적으로 언급되는 경우 19 GHz 주파수에서 결정된다. 문턱 전압 및 다른 모든 전광 특성은 독일 메르크 카게아아에서 제조된 시험 셀을 사용하여 결정된다. Δε을 측정하기 위한 시험 셀의 셀 두께는 약 20 μm이다. 전극은, 1.13 cm2의 면적 및 가드 링(guard ring)을 갖는 원형 ITO 전극이다. 배향 층은 호메오트로픽 배향(ε⊥)에 대해서는 일본 닛산 케미칼(Nissan Chemicals)로부터의 SE-1211이고 수평 배향(ε∥)에 대해서는 일본 합성 고무(Japan Synthetic Rubber)로부터의 폴리이미드 AL-1054이다. 정전용량은, 0.3 Vrms의 전압을 갖는 사인파를 사용하는 솔라트론(Solatron) 1260 주파수 응답 분석기를 사용하여 결정된다. 전광 측정에 사용되는 광은 백색광이다. 본원에서는 독일의 아우트로닉-멜처스(Autronic-Melchers)에서 구입할 수 있는 DMS 기기를 사용하는 설정이 사용된다.
전술된 특징들, 특히 바람직한 실시양태 중 다수가 본 발명의 실시양태의 부분으로서가 아니라 그 자체로 본질적으로 독창적이라는 점을 이해할 것이다. 본원에 청구된 발명에 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 특징에 대해 독립적인 보호가 요구될 수 있다.
본원 전체에 걸쳐, 예를 들어 C=C 또는 C=O 이중 결합에서 또는 벤젠 고리에서, 3개의 인접한 원자들에 결합하는 C 원자에서의 결합 각은 120°이고, 예를 들어 C≡C 또는 C≡N 삼중 결합에서 또는 알릴자리 위치 C=C=C에서, 2개의 인접한 원자들에 결합하는 C 원자에서의 결합 각은 180°이고, 예를 들어 작은 고리(예컨대, 3원, 4원 또는 5원 고리)의 일부에서와 같이 각도를 달리 제한하지 않는 한, 몇몇 구조식에서 몇몇 경우 이들 각도는 정확히 표현되지 않을 수 있음을 이해해야 한다.
여전히 본 발명의 범주 내에 드는, 본 발명의 상기 실시양태에 대한 변형이 수행될 수 있음을 이해할 것이다. 달리 언급되지 않는 한, 동일하거나 등가의 또는 유사한 목적을 제공하는 대안적 특징이, 본원 명세서에 개시된 각각의 특징을 대체할 수 있다. 따라서, 달리 언급되지 않는 한, 본원에 개시된 각각의 특징은 단지 일반적인 일련의 등가의 또는 유사한 특징의 예시일 뿐이다.
본원에 개시된 특징들 모두는, 이들 특징 및/또는 단계의 적어도 일부가 상호 배타적인 조합인 경우를 제외하고는, 임의의 조합으로 조합될 수 있다. 특히, 본 발명의 바람직한 특징들은 본 발명의 모든 양태에 적용가능하며, 임의의 조합으로 사용될 수 있다. 마찬가지로, 비-필수적인 조합으로 기술된 특징들은 (조합되지 않고) 개별적으로 사용될 수 있다.
추가적인 노력 없이, 당업자는 전술된 설명을 이용하여 본 발명을 최대한으로 활용할 수 있을 것으로 생각된다. 따라서 하기 실시예는 단지 예시적인 것으로서 간주되어야 하며, 어떠한 방식으로도 본 발명의 나머지 개시내용을 제한하지 않는다.
화합물의 액정 상 거동을 설명하는데 하기 약어가 사용된다: K = 결정성; N = 네마틱; N2 = 비틀린-굽힌 네마틱; S = 스멕틱; Ch = 콜레스테릭; I = 등방성; Tg = 유리 전이. 이들 기호 사이의 숫자는 ℃ 단위의 상전이 온도를 가리킨다.
본원에서, 및 특히 하기 실시예에서, 액정 화합물의 구조는 약어(이는 "두문자"로도 지칭됨)로 제시된다. 약어에서 대응 구조로의 변환은 하기 3개의 표 A 내지 C에 따른다.
모든 CnH2n+1, CmH2m+1 및 ClH2l+1 기는 바람직하게는 각각 n, m 및 l개의 C 원자를 갖는 직쇄 알킬 기이고, 모든 CnH2n, CmH2m 및 ClH2l 기는 바람직하게는 각각 (CH2)n, (CH2)m 및 (CH2)l이고 -CH=CH-는 바람직하게는 트랜스- 각각 E 비닐렌이다.
하기 표 A는 고리 요소에 사용되는 기호를 열거하는 것이고, 하기 표 B는 연결 기에 대한 것이고, 하기 표 C는 분자의 좌측 및 우측 말단 기에 대한 기호이다.
표 A. 고리 요소
Figure pct00176
Figure pct00177
Figure pct00178
표 B. 연결 기
Figure pct00179
표 C. 말단 기
Figure pct00180
Figure pct00181
상기 식에서, n 및 m은 각각 정수, 바람직하게는 1 내지 20이고, 3개의 점 "..."은 상기 표의 다른 약어들에 대한 이격표시(place-holder)이다.
실시예
성분 (A) - 광반응성 화합물
PR1
Figure pct00182
전이 온도: K 92.6 N 176 I
PR2
Figure pct00183
전이 온도: K 52 N 135 I
성분 B - LC 호스트 혼합물
네마틱 LC 호스트 혼합물 N-1을 하기 표에 제시되는 바와 같이 제조하였다.
Figure pct00184
네마틱 LC 호스트 혼합물 N-2를 하기 표에 제시되는 바와 같이 제조하였다.
Figure pct00185
반응성 메소젠성 혼합물
하기 중합가능 메소젠성 혼합물 RMM-1을 제조하였다.
Figure pct00186
하기 중합가능 메소젠성 혼합물 RMM-2를 제조하였다.
Figure pct00187
상기 혼합물 RMM-2는 첨가제인 2,2,3,3,4,4,5,5-옥타
플루오로-1,6-헥산다이올 다이아크릴레이트(OFHDA)를 가졌다.
하기 중합가능 메소젠성 혼합물 RMM-3을 제조하였다.
Figure pct00188
실시예 1
혼합물 RMM-1을 PGMEA에 용해시켜, 30% RMS-1 용액을 수득하였다. RMS-1을, 유리 기판의 러빙된 PI(AL-1054) 면 상에 3000 rpm에서 30초 동안 스핀 코팅하였다. 생성된 층을 55℃에서 60초 동안 어닐링하고, 후속적으로 50 mW/cm2의 UV(Hg 방출 스펙트럼을 갖는 옴니큐어(Omnicure) 250 내지 450 nm)로 N2 대기 하에 20℃에서 60초 동안 조사하였다. 위상차는 울람(Woolam) M2000 타원편광계 상에서 측정하였다. 상기 광학 필름은 800 nm의 공칭 두께에서 축상 지연이 118 nm의 축상(on-axis) 위상차를 가졌고, 0.15의 복굴절률을 제공하였다. 상기 중합체 필름의 방향자는 PI 필름의 러빙 방향과 평행하였다.
놀란드(Norland) 65 접착제 중의 내에 5 μm 스페이서 비드 및 제 2 유리 기판을 사용하여 시험 셀을 조립하였다. 상기 셀에, 옴니큐어 램프(250 내지 450 nm)를 사용하여 50 mW/cm2에서 60초 동안 조사하여, 상기 놀란드 접착제를 경화시켰다. 상기 셀의 두께를 측정하여, 7.4 μm의 셀 간격을 수득하였다.
상기 셀을, 성분 (A)로서의 PR-1(2.1 %) 및 성분 (B)로서의 네마틱 호스트 혼합물 N-1(97.9%)로 이루어진 혼합물로 100℃에서 충전하고, 3분 동안 정치하였다. 이어서, 상기 셀을, 상기 중합체 필름 기판의 PI 러빙 방향에 대해 45°의 각도의 UV 광의 편광 방향으로, 편광된 UV 광(365 nm에서 60초 동안 측정시 250 내지 450 nm의 50 mW/cm2)에 100℃에서 노출시켰다. 상기 노출은 흑색 표면 상에서 수행하였다. 이어서, 상기 셀을 약 5℃/분으로 실온으로 천천히 냉각시켰다.
교차 편광자들 사이에서 셀을 시인함으로써, LC의 정렬을 측정하였다. 상기 노출로부터의 PUV 광의 편광 방향이 교차 편광자 방향 중 하나에 평행한 경우, 균일한 암 상태가 관찰되었다. 다른 각도에서는 균일한 명 상태가 관찰되었다. 이는, LC가 상기 중합체 필름의 방향자 대신 PUV 광 노출의 편광 방향으로 정렬됨을 나타낸다.
상기 결과는, 상기 기술 및 상기 매개변수를 사용하여, 셀내 중합체 필름의 정렬과 독립적으로 LC 매질의 정렬이 가능함을 명확하게 보여준다.
실시예 2
혼합물 RMM-2를 PGMEA에 용해시켜 34.45% RMS-2 용액을 수득하였다. RMS-2를, 유리 기판의 러빙된 PI(AL-1054) 면 상에 3000 rpm에서 30초 동안 스핀 코팅하고, 후속적으로 55℃에서 60초 동안 어닐링하여, 4개의 중합체 필름을 제조하였다. OFHDA 첨가제를 함유하지 않는 실시예 1에서 제공된 RMS-01을 사용하고 동등한 방법을 사용하여, 4개의 기준 중합체 필름을 제조하였다. 생성된 층을 모두, 50 mW/cm2의 UV(Hg 방출 스펙트럼을 갖는 옴니큐어 250 내지 450 nm)로 N2 대기 하에 20℃에서 60초 동안 조사하고, 생성된 중합체 필름의 위상차를 울람 M2000 타원편광계 상에서 측정하였다. RMS-2로 제조된 중합체 필름은 830 nm의 공칭 두께에서 95.1 내지 99.5 nm의 축상 지연을 나타내었고, 0.11 내지 0.12의 복굴절률을 제공하였다. RMS-1로 제조된 중합체 필름은 830 nm의 공칭 두께에서 132.4 내지 133.5 nm의 축상 지연을 나타내었고, 0.160 내지 0.161의 복굴절률을 제공하였다. 두 경우 모두, 상기 중합체 필름의 방향자는 PI 필름의 러빙 방향에 평행하였다.
놀란드 65 접착제 중의 내에 5 μm 스페이서 비드 및 제 2 유리 기판을 사용하여 시험 셀을 조립하였다. 상기 셀에, 옴니큐어 램프(250 내지 450 nm)를 사용하여 50 mW/cm2에서 60초 동안 조사하여, 상기 놀란드 접착제를 경화시켰다. 각각의 셀의 두께를 충전 전에 측정하였다. 상기 셀의 간격은 8.3 μm 내지 16.6 μm 범위였다.
상기 셀을, 성분 (A)로서의 PR-1(1.9%) 및 성분 (B)로서의 네마틱 호스트 혼합물 N-1(98.1%)로 이루어진 혼합물로 100℃에서 충전하고, 3분 동안 정치하였다. 상기 셀을, 상기 중합체 필름 기판의 PI 러빙 방향에 대해 45°의 각도의 UV 광의 편광 방향으로, 편광된 UV 광(365 nm에서 60초 동안 측정시 250 내지 450 nm의 50 mW/cm2)에 100℃에서 노출시켰다. 2개의 셀 유형(OFHDA 첨가제의 존재 및 부재)에 대해 30, 40, 50 및 60초의 4개의 상이한 노출 선량을 사용하였다. 상기 노출은 흑색 표면 상에서 수행하였다. 상기 셀을 약 5℃/분으로 실온으로 천천히 냉각시켰다.
각각의 셀에서 LC의 정렬은, 교차 편광자들 사이에서 셀을 시인함으로써 측정된다. PUV 노출의 편광 방향이 교차 편광자들 중 하나에 평행할 때, 균일한 암 상태는, LC가 PUV 광의 편광 방향으로 정렬됨을 나타낸다. 균일하지 않은 암 상태는, LC의 방향자가 셀의 두께를 통해 비틀려 있음을 나타낸다. 결과의 요약이 하기 표에 제시된다.
Figure pct00189
중합체 필름 중에 OFHDA 첨가제를 갖는 셀은, 40, 50 및 60초의 노출 시간 동안 PUV 광의 편광 방향에 평행한 LC의 정렬 및 30초의 노출 시간 동안 비틀린 LC 정렬을 갖는다. 중합체 필름 중에 OFHDA 첨가제가 없는 셀은, 60초의 노출 시간 동안 PUV 광의 편광 방향으로의 LC의 정렬 및 30, 40 및 50초의 노출 시간 동안 비틀린 LC 정렬을 갖는다.
상기 결과는, RM 필름 중의 OFHDA 첨가제가, 요구되는 총 PUV 선량 면에서 LC의 광유도된 정렬을 위한 처리 윈도우를 첨가제의 부재 하에 최소 60초에서 첨가제의 존재 하에 40초까지 연장시켰다는 점에서 유리함을 나타낸다.
실시예 3
RMS-2를, 유리 기판의 러빙된 PI(AL-1054) 면 상에 3000 rpm에서 30초 동안 스핀 코팅하고, 후속적으로 55℃에서 60초 동안 어닐링하여, 4개의 중합체 필름을 제조하였다. 실시예 1에서 상기 제시된 바와 같이 RMS-01을 사용하고 동등한 방법을 사용하여, 4개의 기준 중합체 필름을 제조하였다. 생성된 층을 모두, 50 mW/cm2의 UV(Hg 방출 스펙트럼을 갖는 옴니큐어 250 내지 450 nm)로 N2 대기 하에 20℃에서 60초 동안 조사하고, 생성된 중합체 필름의 위상차를 울람 M2000 타원편광계 상에서 측정하였다. RMS-2로 제조된 중합체 필름은 770 nm의 공칭 두께에서 92.1 내지 96.3 nm의 축상 지연을 나타내었고, 0.120 내지 0.125의 복굴절률을 제공하였다. RMS-1로 제조된 중합체 필름은 800 nm의 공칭 두께에서 118.5 내지 119.4 nm의 축상 지연을 나타내었고, 0.148 내지 0.149의 복굴절률을 제공하였다. 두 경우 모두, 상기 중합체 필름의 방향자는 PI 필름의 러빙 방향에 평행하였다.
놀란드 65 접착제 중의 내에 5 μm 스페이서 비드 및 제 2 유리 기판을 사용하여 시험 셀을 조립하였다. 상기 셀에, 옴니큐어 램프(250 내지 450 nm)를 사용하여 50 mW/cm2에서 60초 동안 조사하여, 상기 놀란드 접착제를 경화시켰다. 각각의 셀의 두께를 충전 전에 측정하였다. 상기 셀의 간격은 8.2 μm 내지 12.1 μm 범위였다.
상기 셀을, 성분 (A)로서의 PR-1(2.0%) 및 성분 (B)로서의 네마틱 호스트 혼합물 N-1(98.0%)로 이루어진 혼합물로 100℃에서 충전하고, 3분 동안 정치하였다. 상기 셀을, 상기 중합체 필름 기판의 PI 러빙 방향에 대해 45°의 각도의 UV 광의 편광 방향으로, 편광된 UV 광(365 nm에서 60초 동안 측정시 250 내지 450 nm의 50 mW/cm2)에 100℃에서 노출시켰다. PUV의 시준은 조절될 수 있고, 원뿔 각도에 의해 정량화된다. 원뿔 각도는, (상기 빔이 셀 위치에서 만드는 반경)/(셀 위치까지의 램프 헤드의 거리)의 역 탄젠트 함수의 두 배였다. 2개의 셀 유형(OFHDA 첨가제의 존재 및 부재)에 대해 45.9°, 39.4°, 33.3° 및 79.6°의 4개의 상이한 PUV 원뿔 각도를 사용하였다. 상기 노출은 흑색 표면 상에서 수행하였다. 상기 셀을 약 5℃/분으로 실온으로 천천히 냉각시켰다.
각각의 셀에서 LC의 정렬은, 교차 편광자들 사이에서 셀을 시인함으로써 측정된다. PUV 광의 편광 방향이 교차 편광자들 중 하나에 평행할 때, 균일한 암 상태는, LC가 PUV 광의 편광 방향으로 정렬됨을 나타낸다. 균일하지 않은 암 상태는, LC의 방향자가 셀의 두께를 통해 비틀려 있음을 나타낸다. 결과의 요약이 하기 표에 제시된다.
Figure pct00190
중합체 필름 중에 OFHDA 첨가제를 갖는 셀은, 모든 원뿔 각도에 대해 PUV 광의 편광 방향으로의 LC 정렬을 갖는다. 중합체 필름 중에 OFHDA 첨가제가 없는 셀은, 33.3°의 최소 원뿔 각도의 경우 PUV 광의 편광 방향으로의 LC 정렬을 갖지만, 더 큰 원뿔 각도의 경우 비틀린 LC 정렬을 갖는다.
상기 결과는, RM 필름 중의 OFHDA 첨가제가, PUV 시준 요건 면에서 광유도된 LC 정렬을 위한 처리 윈도우를 연장시켰다는 점에서 유리함을 나타낸다.
실시예 4
혼합물 RMM-3을 톨루엔:사이클로헥산온(7:3 비)에 용해시켜, 33% RMS-3 용액을 수득하였다. RMS-3을, 유리 기판의 러빙된 PI(AL-1054) 면 상에 6000 rpm에서 30초 동안 스핀 코팅하였다. 생성된 층을 68℃에서 60초 동안 어닐링하고, 후속적으로 80 mW/cm2의 UV(델라(Dela 356 nm 협대역 LED 램프)로 N2 대기 하에 20℃에서 60초 동안 조사하였다. 위상차를 울람 M2000 타원편광계 상에서 측정하였다. 상기 광학 필름은 1,040 nm의 공칭 두께에서 130 nm의 축상 지연을 가졌고, 0.12의 복굴절률을 제공하였다. 상기 중합체 필름의 방향자는 상기 PI 필름의 러빙 방향에 평행하였다. 분산(450 nm 및 550 nm의 파장을 갖는 광으로 측정된 축상 위상차로서 정의됨)은 1.035였다. 상기 분산이 1에 근접하였기 때문에, 상기 필름은 편평한 것으로 간주될 수 있다.
하기 등방성 중합체 혼합물 IPM-1을 제조하였다:
Figure pct00191
IPM-1을, RMM-3으로부터 수득된 광학 필름 상부에 3,000RPM에서 30초 동안 스핀 코팅하고, 50 mW/cm2의 UV(Hg 방출 스펙트럼을 갖는 옴니큐어 250 내지 450 nm)로 N2 대기 하에 20℃에서 60초 동안 조사하였다. IPM-1이 RMM-3 필름으로부터 탈-습윤되는 것을 방지하기 위해, UV 오존에 10분 동안 노출시켰다. 상기 등방성 층의 공칭 두께는 100 nm였다.
놀란드 65 접착제 중의 내에 5 μm 스페이서 비드 및 제 2 유리 기판을 사용하여 시험 셀을 조립하였다. 상기 셀에, 옴니큐어 램프(250 내지 450 nm)를 사용하여 50 mW/cm2에서 60초 동안 조사하여, 상기 놀란드 접착제를 경화시켰다. 셀의 두께를 측정하여, 13.8 μm의 셀 간격을 수득하였다.
상기 셀을, 성분 (A)로서의 PR-2(1.0%) 및 성분 (B)로서의 네마틱 호스트 혼합물 N-2(99.0%)로 이루어진 혼합물로 100℃에서 충전하고, 3분 동안 정치하였다. 이어서, 상기 셀을, 상기 중합체 필름 기판의 PI 러빙 방향에 대해 45°의 각도의 UV 광의 편광 방향으로, 편광된 UV 광(365 nm에서 60초 동안 측정시 250 내지 450 nm의 50 mW/cm2)에 100℃에서 노출시켰다. 상기 노출은 흑색 표면 상에서 수행하였다. 이어서, 상기 셀을 약 5℃/분으로 실온으로 천천히 냉각시켰다.
LC의 정렬은, 교차 편광자들 사이에서 셀을 시인함으로써 측정된다. 노출로부터의 PUV 광의 편광 방향이 교차 편광자들 중 하나에 평행할 때, 균일한 암 상태가 관찰되었다. 다른 각도에서는 균일한 명 상태가 관찰되었다. 이는, LC가 상기 중합체 필름의 방향자 대신 PUV 광 노출의 편광 방향으로 정렬됨을 나타낸다.
상기 결과는, 상기 기술 및 상기 매개변수를 사용하여, 셀내 중합체 필름의 정렬과 독립적으로 LC 매질의 정렬이 가능함을 명확하게 보여준다.

Claims (16)

  1. 한 쌍의 기판들,
    상기 기판들 중 하나의 내측에 위치된 하나 이상의 광학 필름,
    상기 기판의 주요 평면에 실질적으로 평행한 전기장을 유도할 수 있는 전극 구조, 및
    광정렬(photoalignment) 성분 (A) 및 액정 성분 (B)로부터 수득될 수 있는 수평 정렬된(homogenously aligned) 액정 매질
    을 포함하는 광 변조 소자(light modulation element).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광학 필름이 중합가능 LC 물질로부터 수득될 수 있는 것인, 광 변조 소자.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광학 필름이, 하나 이상의 이반응성 또는 다반응성 중합가능 메소젠성 화합물, 및 임의적으로, 하나 이상의 일반응성 중합가능 메소젠성 화합물을 포함하는 중합가능 LC 물질로부터 수득될 수 있는 것인, 광 변조 소자.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광학 필름이, 하기 화학식 DRM으로부터 선택되는 하나 이상의 이반응성 또는 다반응성 메소젠성 화합물을 포함하는 중합가능 LC 물질로부터 수득될 수 있는 것인, 광 변조 소자:
    Figure pct00192

    상기 식에서,
    P1 및 P2는, 서로 독립적으로, 중합가능 기를 나타내고,
    Sp1 및 Sp2는, 서로 독립적으로, 스페이서 기 또는 단일 결합이고,
    MG는, 하기 화학식 MG로부터 선택되는 메소젠성 기이고:
    Figure pct00193
    , 이때
    A1 및 A2는, 여러 번 존재하는 경우 서로 독립적으로, 방향족 또는 지환족 기를 나타내고, 이는, 임의적으로 N, O 및 S로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로원자를 함유하고 임의적으로 L1로 일치환 또는 다중치환되고,
    L1은, 여러 번 존재하는 경우 서로 독립적으로, P1-Sp1-, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)NR00R000, -C(=O)OR00, -C(=O)R00, -NR00R000, -OH, -SF5, 임의적으로 치환된 실릴, 탄소수 1 내지 12, 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 아릴 또는 헤테로아릴, 및 탄소수 1 내지 12, 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 알콕시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 알킬카보닐옥시 또는 알콕시카보닐옥시이고, 이때 하나 이상의 H 원자는 임의적으로 F 또는 Cl로 치환되고,
    Z1은, 여러 번 존재하는 경우 서로 독립적으로, -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -S-CO-, -CO-S-, -O-COO-, -CO-NR00-, -NR00-CO-, -NR00-CO-NR000, -NR00-CO-O-, -O-CO-NR00-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -CH2CH2-, -(CH2)n1, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -CF2CF2-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -CH=CR00-, -CY1=CY2-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH- 또는 단일 결합이고,
    R00 및 R000은, 서로 독립적으로, H 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬을 나타내고,
    Y1 및 Y2는, 서로 독립적으로, H, F, Cl 또는 CN을 나타내고,
    n은 1, 2, 3 또는 4이고,
    n1은 1 내지 10의 정수이다.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광학 필름이, 하나 이상의 다반응성 또는 이반응성 메소젠성 화합물, 임의적으로, 하나 이상의 일반응성 메소젠성 화합물, 및 하나 이상의 하기 화학식 DRI의 중합가능 등방성 화합물로부터 수득될 수 있는 것인, 광 변조 소자:
    Figure pct00194

    상기 식에서, 매개변수 P1, P2, Sp1 및 Sp2는 각각 독립적으로 제 4 항에서 상기 제시된 의미 중 하나를 갖고, n은 2 내지 12의 정수를 나타낸다.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    A-플레이트, C-플레이트, O-플레이트, 이축 필름 및/또는 콜레스테릭 필름으로부터 선택되는 하나 이상의 광학 필름을 포함하는 광 변조 소자.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광학 필름이 양의 파장 분산을 나타내는, 광 변조 소자.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광학 필름이 음의 파장 분산 또는 편평한(flat) 파장 분산을 나타내는, 광 변조 소자.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 필름의 상부에 등방성(isotropic) 층을 추가로 포함하는 광 변조 소자.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광정렬 성분 (A)가 하나 이상의 하기 화학식 I의 광반응성 메소젠성 화합물을 포함하는, 광 변조 소자:
    Figure pct00195

    상기 식에서,
    A11은 하나 이상의 라디칼 L로 치환될 수 있는 아릴 또는 헤테로아릴 기를 나타내고,
    A12 및 A13은, 서로 독립적으로, A11과 같이 정의되거나, 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬 기를 나타내고, 이때 1 내지 4개의 비인접 CH2 기는 O로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 L 기로 대체될 수 있고,
    L은, 각각의 경우 동일하거나 상이하게, OH, F, Cl, Br, I, -CN, -NO2, SF5, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(Rz)2, -C(=O)Rz, -N(Rz)2, 임의적으로 치환된 실릴, 탄소수 6 내지 20의 임의적으로 치환된 아릴, 또는 탄소수 15 이하의 직쇄 또는 분지쇄 알킬 또는 알켄일을 나타내고, 이때 하나 이상의 비인접 CH2 기는 -O-, -S-, -CO-, -C(O)O-, -O-C(O)-, 또는 O-C(O)-O-로 대체될 수 있고, 하나 이상의 H 원자는 F 또는 Cl로 대체될 수 있고,
    Z11은, 각각의 경우 동일하거나 상이하게, -CH2CH2-, -CF2CF2-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -C(O)O-, -OC(O)-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH- 또는 단일 결합을 나타내고,
    R11 및 R12는, 동일하거나 상이하게, P-Sp-, 할로겐, CN, 또는 탄소수 15 이하의 임의적으로 불화된 알킬 또는 알켄일을 나타내고, 이때 하나 이상의 비인접 CH2 기는 -O-, -S-, -CO-, -C(O)O-, -O-C(O)-, 또는 O-C(O)-O-로 대체될 수 있고, R11 및 R12 중 적어도 하나는 P-Sp- 기를 나타내고,
    각각의 Rz는, 서로 독립적으로, H 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬을 나타내고,
    P는 중합가능 기이고,
    Sp는 스페이서 기 또는 단일 결합이고,
    a는 0 또는 1이다.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액정 매질이 음의 유전 이방성을 나타내는, 광 변조 소자.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액정 매질이 양의 유전 이방성을 나타내는, 광 변조 소자.
  13. (a) 기판들 중 적어도 하나 상에, 상기 기판 또는 액정 층에 실질적으로 평행한 전기장을 인가할 수 있는 전극 구조를 제공하는 단계,
    (b) 임의적으로, 나머지 기판 또는 상기 전극 구조 상에 정렬 층을 제공하는 단계,
    (c) 상기 정렬 층, 상기 기판 또는 상기 전극 구조의 상부에 중합가능 LC 물질 층을 제공하는 단계,
    (d) 화학선(actinic radiation)을 층 스택에 조사하는 단계,
    (e) 상기 층 스택 상에, 적어도 광정렬 성분 (A) 및 액정 성분 (B)를 포함하는 액정 매질 층을 제공하는 단계,
    (f) 셀을 조립하는 단계, 및
    (g) 선형 편광된 광을 상기 셀에 조사하는 단계
    를 포함하는, 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 광 변조 소자의 제조 방법.
  14. (h) 기판들 중 적어도 하나 상에, 상기 기판 또는 액정 층에 실질적으로 평행한 전기장을 인가할 수 있는 전극 구조를 제공하는 단계,
    (i) 상기 기판 또는 상기 전극 구조의 상부에 하나 이상의 광학 필름을 적층(laminating)하는 단계,
    (j) 상기 기판 또는 층 스택 중 하나 상에, 적어도 광정렬 성분 (A) 및 액정 성분 (B)를 포함하는 액정 매질 층을 제공하는 단계,
    (k) 셀을 조립하는 단계, 및
    (l) 선형 편광된 광을 상기 셀에 조사하는 단계
    를 포함하는, 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 광 변조 소자의 제조 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 광 변조 소자의 전광 장치에서의 용도.
  16. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 광 변조 소자를 포함하는 전광 장치.
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