DE4314349A1

DE4314349A1 - Film zur kompensation einer optischen phasenverzoegerung

Info

Publication number: DE4314349A1
Application number: DE4314349A
Authority: DE
Inventors: Jong-Cheon Lee
Original assignee: Samsung Electron Devices Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 1992-04-30
Filing date: 1993-04-30
Publication date: 1993-11-04
Also published as: FR2690762A1; TW225546B; GB2266599B; JPH0627323A; FR2690762B1; GB9309047D0; GB2266599A; CN1078049A

Description

Die Erfindung betrifft einen Film gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 23.

Die Erfindung betrifft einen Film zur Kompensation einer opti schen Phasenverzögerung und insbesondere einen Film zur Kompensa tion einer optischen Phasenverzögerung, welcher einen polymerver teilten Flüssigkristall verwendet.

Herkömmlicherweise wird ein hochmolekularer Film in eine Richtung verstreckt, um eine Anisotropie in der molekularen Anordnung zu induzieren, so daß der verstreckte Film als ein Film zur Kom pensation einer optischen Phasenverzögerung mit optischer Aniso tropie benutzt wird. Auch ein flüssigkristallines Polymer (LCP) wird zur Bildung einer verdrehten Konfiguration ausgerichtet, wodurch das verdrehte LCP als ein Film zur Kompensation einer optischen Phasenverzögerung verwendet wird.

Der erstere Film zur Kompensation einer optischen Phasenverzöge rung ist, wie in Fig. 1 gezeigt, derart ausgebildet, daß ein hochmolekularer Film 1 mit Doppelbrechungseigenschaften auf einer rückseitigen Scheibe 3 mittels einer Klebschicht 4 angebracht ist, und dann eine Planscheibe 2 damit verbunden wird. Ein der artiger, herkömmlicher Film zur Kompensation einer optischen Phasenverzögerung beeinflußt die Variation der Phasenverzögerung hinsichtlich des durchgelassenen Lichts mittels des hochmolekula ren Films. Der hochmolekulare Film wird hier durch einen Ver streckungsprozeß eines im allgemeinen aus Polykarbonat oder Poly styren bestehenden Films in eine Richtung erhalten, um eine Anisotropie der Moleküle zu induzieren, so daß die Doppelbrechung erzielt wird.

Dieser herkömmliche Film zur Kompensation einer optischen Phasen verzögerung wird hauptsächlich in Flüssigkristallanzeigen ver wendet, um eine verbesserte Bildqualität zu ermöglichen. Da der herkömmliche Film zur Kompensation einer optischen Phasenver zögerung physikalische Eigenschaften hat, die verschieden von denen des in einer den Film benutzenden Anzeigeeinrichtung ver wendeten Flüssigkristall sind, kann jedoch ein erwünschter Zweck bei praktischer Verwendung nicht hinreichend erfüllt werden. Während die Doppelbrechung des Flüssigkristalls, der das Herz der Anzeigeeinrichtung ist, durch Lichtwellenlängen- und Temperatur variationen verändert wird, ergibt sich obiges aufgrund der Tatsache, daß der herkömmliche Film zur Kompensation einer opti schen Phasenverzögerung einen vorbestimmten Phasenverzögerungs- Kompensationsgrad hat, wodurch er die Kompensation seiner eige nen, durch Umgebungsänderungen verursachten Phasenverzögerung behindert. Demgemäß kann die optische Phasenverzögerung nicht effektiv entsprechend der Doppelbrechungsänderung des Flüssig kristalls kompensiert werden.

Außerdem wird das letztgenannte LCP durch Auflösen eines LCPs mit einer cholestrischen Phase in einem Lösungsmittel und dann durch Aufbringen des erhaltenen LCPs auf ein Substrat erhalten, dessen Oberfläche vororientiert ist, so daß die Dicke des LCPs filmartig wird. Dieses LCP besitzt Nachteile darin, daß es für seine opti sche, sich entsprechend mit einer Temperaturvariation ändernde Charakteristik schwierig ist, an die eines superverdrehten nema tischen Flüssigkristalls angepaßt zu werden und dieselbe optische Charakteristik wie die Flüssigkristallmoleküle aufgrund der Differenz der Molekulargewichte zu besitzen. Da ein einzelnes Substrat erforderlich ist, kann außerdem die Dicke nicht unter ein bestimmtes Maß verdünnt bzw. verkleinert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Film zur Kom pensation einer optischen Phasenverzögerung zu schaffen, der entsprechend der Doppelbrechungsänderung einer Flüssigkristall anzeige eine optische Phasenverzögerung effektiv kompensieren kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kenn zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 bzw. Patentanspruch 23 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unter ansprüchen.

Die Erfindung schafft einen Film zur variablen Kompensation einer optischen Phasenverzögerung, der entsprechend der Doppelbre chungsänderung einer Flüssigkristallanzeige eine optische Phasen verzögerung effektiv kompensieren kann.

Weiterhin schafft die Erfindung einen Film zur Kompensation einer optischen Phasenverzögerung, der eine Polymerschicht mit einem Flüssigkristall aufweist, der in einem kugelförmigen Zustand verteilt bzw. fein verteilt ist oder in einem Polymer miteinander verkettet ist, sowie eine Schutzeinrichtung zum Schutz der Poly merschicht, in welcher der Flüssigkristall in einer vorbestimmten Richtung ausgerichet ist, wodurch er einen vorgegebenen Kompensa tionswert für eine optische Phasenverzögerung hat.

Der Film zur Kompensation einer optischen Phasenverzögerung weist auch eine Polymerschicht mit einem Flüssigkristall in einem kugelförmigen Zustand auf; sowie eine Schutzeinrichtung zum Schutz der Polymerschicht; und auf beiden Seiten der Polymer schicht vorgesehene durchsichtige Elektroden, wodurch die Aus richtung des Flüssigkristalls durch eine an die Elektroden geleg te Kompensationsspannung kompensiert wird.

In dem Film zur Kompensation einer optischen Phasenverzögerung gemaß der Erfindung können die Flüssigkristallkügelchen getrennt verteilt werden, um somit eine Disklination zu verursachen, oder sie können mit benachbarten Kügelchen verkettet sein, um dadurch ein Netzwerk zu bilden. Nachdem der Flüssigkristall in der Mono merschicht zur Verwendung in der Polymerschicht verteilt worden ist, kann er durch einen herkömmlichen Nachfolgeprozeß zur Poly merisation des Momomers in eine Richtung ausgerichtet werden. Der Nachfolgeprozeß wird derart ausgeführt, daß die Polymerschicht verstreckt wird, um gleichzeitig die Anisotropie des Polymers und die Ausrichtung des Flüssigkristalls zu induzieren. Alternativ ist eine geriebene (bzw. rubbed) Orientierungsschicht, wie bei spielsweise Polyimid, auf beiden Seiten der Polymerschicht vor gesehen. Demgemäß wird der Flüssigkristall, ohne einen Nachfol geprozeß durchzuführen, in eine vorbestimmte Richtung ausgerich tet, wodurch der Flüssigkristall einen vorbestimmten Kompensa tionswert für eine optische Phasenverzögerung haben kann. Dies kann zusammen mit der Verstreckung des Polymers durchgeführt wer den.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung zur Erläuterung weiterer Merkmale und Vor heile beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines herkömm lichen Films zur Kompensation einer optischen Phasenverzögerung,

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht einer Ausfüh rungsform eines Films mit fest eingestellter Kom pensation einer optischen Phasenverzögerung nach der Erfindung,

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht einer anderen Ausführungsform des Films mit fest eingestellter Kompensation einer optischen Phasenverzögerung nach der Erfindung,

Fig. 4 und 5 schematische Schnittansichten weiterer Ausfüh rungsformen des Films zur fest eingestellten Kom pensation einer optischen Phasenverzögerung nach der Erfindung,

Fig. 6 eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines Films mit variabler Kompen sation einer optischen Phasenverzögerung nach der Erfindung,

Fig. 7 eine schematische Schnittansicht einer anderen Ausführungsform des Films zur variablen Kompensa tion einer optischen Phasenverzögerung nach der Erfindung,

Fig. 8 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Films zur variablen Kompensa tion einer optischen Phasenverzögerung nach der Erfindung, und

Fig. 9 und 10 Graphen, welche die optische Durchlässigkeit des Films zur Kompensation einer optischen Phasenver zögerung nach der Erfindung und die eines gängi gen Flüssigkristalls darstellen.

Filme zur Kompensation einer optischen Phasenverzögerung gemäß der Erfindung werden in zwei Typen eingeteilt: In den fest einge stellten Typ, in welchem der Phasenkompensationswert fest einge stellt ist, und in den variablen Typ, in welchem der Phasenkom pensationswert variabel ist. Demgemäß werden diese im folgenden getrennt beschrieben.

Fig. 2 veranschaulicht eine erste Ausführungsform eines Films zur fest eingestellten Kompensation einer optischen Phasenverzögerung gemäß der Erfindung, in welchem die Vororientierung eines Flüs sigkristalls durch seine strukturelle Natur erzielt werden kann. Hier wird ein polymerer Flüssigkristall verwendet, der durch Verteilen einer kleinen Menge eines Flüssigkristalls in einem Polymer erhalten wird und im allgemeinen in Anzeigeeinrichtungen verwendet wird. Wenn erforderlich, wird das Polymer zur Induzie rung einer Anisotropie hinsichtlich der molekularen Konfiguration in eine Richtung verstreckt. Durch diesen Prozeß kann der Flüs sigkristall ausgerichtet werden. Zuerst werden Orientierungs schichten 30 bzw. 30′ aus Polyimid und hochmolekulare Filme 40 bzw. 40′ sowohl auf der Ober- als auch auf der Unterseite der Polymerschicht 20 aufeinanderfolgend geschichtet, in welcher der Flüssigkristall 10 in einem kugelförmigen Zustand verteilt ist. Der untere hochmolekulare Film 40′ ist mittels einer Klebschicht 50 an einer rückseitigen Scheibe 70 befestigt, und eine Plan scheibe 60 wird auf dem oberen Abschnitt des oberen molekularen Films 40 aufgeschichtet.

Bei diesem Aufbau wird die Orientierungsschicht selektiv gewählt, wenn nach obiger Beschreibung die Polymerschicht verstreckt wird, um dadurch den Flüssigkristall strukturell auszurichten, und beide Verfahren können zusammen verwendet werden. Ebenso bestimmt die Orientierungsschicht die Orientierungsrichtung jedes Moleküls des Flüssigkristalls 10, welche auf einem Wert zur Kompensation einer optischen Phasenverzögerung basiert. Falls das Polymer nach obiger Beschreibung verstreckt wird, muß die Orientierungsrich tung parallel zur Verstreckungsrichtung sein.

Andererseits veranschaulichen die Fig. 3, 4 und 5 kurz andere Ausführungsformen der Erfindung. Hier zeigt Fig. 3 einen Film zur Kompensation der optischen Phasenverzögerung, in welchem die in der ersten Ausführungsform verwendete Planscheibe 60 weggelassen wird. Das Beispiel in Fig. 4 basiert auf einer polymeren Flüssig kristall-Netzwerk-(PNLC-)-Konfiguration, in welcher der Flüssig kristall 10 in einem Polymer als Netzwerk verkettet ist. In Fig. 5 sind der Flüssigkristall 10 und das Polymer 20 als Gel ver mischt.

Fig. 6 veranschaulicht schematisch eine erste Ausführungsform des Films zur variablen Kompensation einer optischen Phasenverzöge rung gemäß der Erfindung.

Ein Flüssigkristall 10 wird in einer Polymerschicht 20 in einem kugelförmigen Zustand verteilt, und Elektroden 130 und 130′, die aus durchsichtigem, leitendem Material bestehen, wie beispiels weise Indium-Zinn-Oxyd (ITO), eine lichtdurchlässige Planscheibe und eine rückseitige Scheibe 140 und 140′ werden in dieser Reihenfolge auf die vorder- und rückseitigen Abschnitte der Polymerschicht 20 geschichtet.

Da der Ausrichtungswinkel des Flüssigkristalls in der Polymer schicht durch eine an die Elektroden 130 und 130′ angelegte variable Spannung verändert wird, kann die Phase des durch die Polymerschicht durchlaufenden Lichts variiert werden. Die Poly merschicht 20 kann unterdessen zur Orientierung des Flüssigkri stalls in eine Richtung verstreckt werden. Sogar wenn keine Spannung an die Elektroden 130 und 130′ angelegt wird, kann in diesem Fall ein bestimmter, fest eingestellter Kompensationswert für die optische Phase erhalten werden. Der fest eingestellte Kompensationswert für die optische Phase wird auch variiert, wenn eine vorbestimmte Spannung an die Elektroden angelegt wird, um dadurch einen gewünschten Kompensationswert zu erhalten.

Fig. 7 und 8 veranschaulichen eine zweite und dritte Ausführungs form des Films zur variablen Kompensation der optischen Phasen verzögerung gemäß der Erfindung. Hier werden Orientierungsschich ten 150 und 150′ zum Aufbau der ersten Ausführungsform zur festen Kompensation der optischen Phase, wie die Verstreckung der Poly merschicht, hinzugefügt. Zugleich ist die Verstreckung der Poly merschicht natürlich selektiv. Die Verstreckung der Polymer schicht zusammen mit der Hinzunahme einer Orientierungsschicht erleichtert das Justieren eines Wertes für eine optische feste Phasenkompensation.

Hier bestimmt die Orientierungsschicht die Orientierungsrichtung jedes Moleküls des Flüssigkristalls 10 in dem kugelförmigen Zustand, welche auf einem Wert zur Kompensation einer optischen Phasenverzögerung basiert. Wenn die Polymerschicht nach obiger Beschreibung verstreckt wird, muß die Orientierungsrichtung parallel zur Verstreckungsrichtung sein.

Bei dem Film zur variablen Kompensation einer optischen Phasen verzögerung nach der Erfindung kann der in der Polymerschicht verteilte Flüssigkristall getrennt, als nicht aneinandergrenzende Kügelchen verteilt sein oder zur Bildung eines PNLC miteinander verkettet sein, wie in Fig. 4 gezeigt. Der Flüssigkristall kann auch im Gelzustand sein, wie in Fig. 8 gezeigt.

Im nachfolgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des oben angegebenen Films zur Kompensation einer optischen Phasenver zögerung gemäß der Erfindung beschrieben.

Erstens wird eine kleine Menge eines Polymers mit der selben Konfiguration wie ein Flüssigkristallmolekül zum Flüssigkristall hinzugefügt, um eine bestimmte molekulare Anordnung zu induzie ren. Eine Flüssigkristallorientierungsschicht wird auf wenigstens einer Seite von und außerhalb einer Flüssigkristallschicht gebil det, um die Orientierung der Flüssigkristalle zu induzieren; und die kleine Menge des Polymers wird ebenfalls induziert, um die gelbe Richtung zu bekommen. Das Orientierungsschichtherstellungs verfahren verwendet dasselbe Verfahren wie das zur Herstellung einer herkömmlichen Orientierungsschicht, und ein Vorkippwinkel (bzw. Pretilt-Winkel) liegt im Bereich von 0-90° bezogen auf die Normale der Orientierungsschicht, selbst wenn der Vorkipp winkel gemäß dem LCDs abweicht, das denselben annimmt. Alle Flüssigkristalle können verwendet werden, ob sie eine positive oder negative Dielektrizität haben; besonders biaxiale, nemati sche Flüssigkristalle können benutzt werden. Das Polymer ist derart gebildet, daß ein Monomer mit dem Flüssigkristall und einer kleinen Menge eines Photoinitiators gemischt wird, die Mischung in den Raum einer Zelle injiziert wird, und dann ul traviolette Strahlen verwendet werden, wodurch die Polymerisation erzielt wird.

Das Mischungsverhältnis des Polymers entspricht 0,1 bis 20 Gew.-% des Flüssigkristalls, und der Photoinitiator wird entsprechend der Menge des Monomers passend hinzugegeben. Wenn ein elektri sches oder magnetisches Feld mit der richtigen Intensität mitten durch die Flüssigkristallschicht während der Bestrahlung mit ultravioletter Strahlung angelegt wird, kann die Orientierungs richtung des Flüssigkristalls frei gewählt werden. Die Dicke der Flüssigkristallschicht beträgt 1 bis 30 µm, und typische, sehr kleine Kugeln und rohrförmige Distanzstücke werden zur Erhaltung einer gleichförmigen Dicke vermischt. Die Flüssigkristallorien tierungsschicht wird auf einem durchsichtigen Glas, einem mit ITO beschichteten Glas, Polykarbonatfilm, Polyacetatfilm, einem mit ITO beschichteten Polymerfilm, usw. ausgebildet.

Falls das Monomer und der Flüssigkristall während dem Mischen richtig geheizt werden, wird das Mischen viel schneller durch geführt. Wenn die Mischung zum Zeitpunkt der Injektion in die Zelle richtig geheizt wird, kann die Injektion beschleunigt werden, während die Mischung vom Separieren abgehalten wird. Die Polymerisation des Monomers kann durch Heizen der Zelle während der Ultravioletten Bestrahlung eingestellt werden. Im allgemeinen wird die Polymerisation bei einer hohen Temperatur beschleunigt, und die Materialien können durchweg gemischt werden.

Wenn nur eine Seite ausgerichtet wird, wird die Orientierungs richtung gleichmäßig in eine Richtung aufrechterhalten, und die Orientierung der anderen Seite muß als solches schwach behandelt werden. Zugleich ist die Anordnung der Flüssigkristallmoleküle nicht so gut wie verglichen mit dem Fall, in dem beide Seiten ausgerichtet sind. Ein Polymer-Reiben (bzw. polymer-rubbing), LB- PI und SiO₂ Ablagerungen werden als ein Beispiel eines Orientie rungsverfahrens angegeben. Es gibt kein Verfahren zur absoluten Schwächung der Orientierung, aber Verfahren, die ein ungeriebenes Polymer, eine Ätzung mit einer schwachsauren Lösung und eine Beschichtung mit unkristallisiertem, anorganischem Material verwenden, werden vorgeschlagen, um die Orientierung verhältnis mäßig zu schwächen.

Wenn beide Seiten ausgerichtet werden, sollte die Flüssigkri stallorientierungsrichtung beider Seiten auf 0 bis 180° festge legt werden, welche durch die Reiberichtung eines Orientierungs materials, wie beispielsweise Polyimid, bestimmt ist. In diesem Zustand sind die Flüssigkristall- und Polymermoleküle parallel in eine Richtung angeordnet. Somit tritt eine Anisotropie einer optischen Brechung aufgrund der Anisotropie der molekularen Anordnung auf. Im allgemeinen ist der Doppelbrechungsindex klei ner als der eines nematischen Flüssigkristalls, und er wird durch den Polymergehalt, durch Herstellungsverhältnisse, durch eine Wechselwirkung zwischen Flüssigkristallmolekülen usw. geändert. Zugleich liegt die Doppelbrechung des Flüssigkristalls vorzugs weise in einem Bereich von 0,005 bis 0,35.

Falls die Orientierungsrichtung beider Seiten einen bestimmten Winkel (ungleich 0) hat, wird ein chiraler Dotierstoff zum Erhalt einer gewünschten Verdrehungskraft zu dem nematischen Flüssig kristall hinzugegeben, in welchem die Größe der Verdrehung durch die Dicke des Films und den von den Orientierungsrichtungen auf beiden Seiten gebildeten Winkel bestimmt wird. Es sollte ange merkt werden, daß die Differenz zwischen dem natürlichen Ver drehungswinkel des nematischen Flüssigkristalls durch den chira len Dotierstoff und dem durch die zwei Orientierungsrichtungen gebildeten Winkel kleiner als 90° und größer als -90° sein muß. (Der durch die zwei Orientierungsrichtungen gebildete Winkel kann größer als 360° sein). Falls die Differenz nicht in diesem Be reich liegt, tritt in der Flüssigkristallkonfiguration keine Disklination ein.

Beispiel 1

Nachdem eine geriebene Glasoberfläche mit PI (SE-150) bis zu einer Dicke von 800 A beschichtet wird, wird in einem ersten Beispiel das erhaltene Ergebnis durch Heizen gehärtet. Dann wird das Reiben mit einem Stück aus weichem Tuch mit einer Rate von 12m/sek ausgeführt. 100 bis 200 sehr kleine Kugeln mit einem Durchmesser von ungefähr 6 um pro Quadratmillimeter verteilt. Danach werden mittels eines durch Ultraviolette Strahlen gehärte ten Dichtungsmittels zwei Gläser aneinandergeklebt, wobei ein Einlaß für eine Injektion derart gelassen wird, daß die Gläser einander gegenüberstehen, so daß ihre Reiberichtungen parallel zueinander stehen können, wodurch eine hohle Zelle gebildet wird.

Drei Gew.-% 4,4′-Bisacryloyl-biphenyl, das ein ultraviolett gehärtetes Monomer ist, wird in einen Flüssigkristall (E7, Merk Co.) gegeben, und ein 1 Gew.-% eines Photoinitiatiors (Darocure- 1173) wird hinzugefügt; diese werden dann mittels Heizen bei einer Temperatur von 60°C richtig gemischt. Dann wird die Mi schung unter Verwendung eines Vakuumsinjektionsverfahrens bei einer Temperatur von 40°C in die hohle Zelle injiziert. Nach Beendigung der Injektion wird unter Verwendung eines ultraviolett gehärteten Materials die Endversiegelung ausgeführt, und ultra violette Strahlen werden mit einer Intensität von 3 mW/cm² für eine Stunde unter Beibehaltung der Temperatur von 40°C einge strahlt.

Beispiel 2

Unter den Bedingungen des ersten Beispiels werden in einem zwei ten Beispiel das untere und das obere Glas derart miteinander verklebt, daß ihre Reiberichtungen gedreht werden, um einen Winkel von 240° miteinander einzuschließen, wodurch eine Vakuum zelle gebildet wird. Dann werden 0,85 Gew.-% S-811 (Merk Co.) als chiraler Dotierstoff zu dem Flüssigkristall hinzugefügt.

Beispiel 3

In einem dritten Beispiel wird Glas mit ITO-Elektroden beschich tetes Glas anstelle der im ersten und zweiten Beispiel geriebenen Gläser verwendet.

Beispiel 4

In einem vierten Beispiel wird eine Spannung von 3V an die ITO- Elektroden angelegt, während im dritten Beispiel mit ultraviolet ten Strahlen gehärtet wird.

Beispiel 5

In einem fünften Beispiel wird anstelle der im ersten bis vierten Beispiel verwendeten Gläser ein durchsichtiger Film oder ein mit ITO-beschichteter, durchsichtiger Polymerfilm verwendet. Es wird keine Polyimidbeschichtung durchgeführt, jedoch wird der Polymer film direkt ohne eine Beschichtung mit Polyimid gerieben.

In Fig. 9 wird die Lichtdurchlässigkeit der vollständig aus einem Flüssigkristall und dem eine optische Phasenverzögerung kompen sierenden Film nach der Erfindung bestehenden Zelle veranschau licht, wobei der Film nach den oben beschriebenen Verfahren hergestellt wird. Hier wird die Durchlässigkeit eines Laser strahls (He-Ne) gemessen, während ein Analysator gedreht wird unter den Bedingungen, daß die Dicke der Zelle 6 µm beträgt, der Verdrehungswinkel 90° ist, die Reiberichtung horizontal ist, und der Polarisator auf 0° eingestellt ist, wenn man die Reiberich tung als eine Referenz von 90° annimmt. Die horizontale Achse stellt den Analysatorwinkel dar, und die vertikale Achse stellt die Durchlässigkeit in willkürlichen Skalen dar. Die ausgezogene Kurve bzw. Linie bezeichnet eine aus Flüssigkristall bestehende Zelle, und die gestrichelte Kurve bezeichnet die charakteristi sche Veränderungen gemäß der Erfindung. Obwohl die Durchlässig keitscharakteristik der Zelle mit dem Polymer etwas niedriger als die der aus Flüssigkristall bestehenden Zelle ist, zeigt das Ergebnis aus Fig. 9, daß ihre molekulare Konfiguration um 90° verdreht ist und die Zelle mit dem Polymer doppelbrechende Cha rakteristika besitzt.

Fig. 10 veranschaulicht die Durchlässigkeitscharakteristik der Zelle, die unter Anlegen einer Spannung von 3V hergestellt wird, während die ultravioletten Strahlen auf das Monomer gerichtet werden. Hier bezeichnet die ausgezogene Kurve die Charakteristika einer Zelle, die ohne angelegte Spannung gebildet wurde, und die gestrichelte Kurve bezeichnet die Charakteristik einer Zelle, in welcher das Monomer unter den angelegten 3V gehärtet wird.

Während des oben beschriebenen Polymerisationsprozesses wird der Flüssigkristall durch die Wechselwirkung mit der Orientierungs schicht in der Orientierungsrichtung ausgerichtet, um somit den Zustand aufrecht zu erhalten. Die Flüssigkristallkügelchen sind hier voneinander getrennt verteilt oder zur Bildung einer Netz werkkonfiguration miteinander verkettet.

Der eine optische Phasenverzögerung kompensierende, nach obiger Beschreibung hergestellte Film gemäß der Erfindung führt die Kompensation der optischen Phasenverzögerung mittels der Wechsel wirkung zwischen der Polymerschicht und dem Flüssigkristall durch. Wenn die Brechung des verteilten Flüssigkristalls der der Polymerschicht entspricht, wird hier das Licht nicht gestreut, wodurch ein durchlässiger Film gebildet wird. Da der durch die Orientierungsschicht ausgerichtete Flüssigkristall seine eigene Doppelbrechung hat, weist das durch den Flüssigkristall laufende Licht außerdem eine Phasenverzögerung auf. Die Phasenverzögerung des durchgelassenen Lichts, die entsprechend der Charakteristik des Flüssigkristalls verändert wird, kann leicht durch die Dicke der Polymerschicht justiert werden, und kann demgemäß leicht an die Charakteristik einer verwendeten Flüssigkristallanzeige angepaßt werden.

Wenn unter Verwendung des Films zur Kompensation einer optischen Phasenverzögerung nach der Erfindung bei einer Flüssigkristall anzeige der optische Steuerzustand der Flüssigkristallanzeige entsprechend Variationen der Umgebungstemperatur verändert wird, werden seine Charakteristika entsprechend dieser Variationen ge ändert, so daß die optische Phasenverzögerung effektiv kompen siert wird. Da ein Flüssigkristall mit derselben Charakteristik wie der Filter zur Kompensation der optischen Phasenverzögerung der Flüssigkristallanzeige verwendet werden kann, wird zusätzlich die Anpassung der Charakteristika bezüglich der entsprechenden Flüssigkristallanzeige sehr erleichtert.

Außerdem hat der Film zur variablen Kompensation einer optischen Phasenverzögerung gemäß der Erfindung eine optische Steuer schicht, in welcher die Flüssigkristallkügelchen in dem Polymer verteilt sind. Der Flüssigkristall wird hier so behandelt, daß er in eine Richtung ausgerichtet wird, und eine Elektrode ist auf beiden Seiten der optischen Steuerschicht vorgesehen, um durch Kompensation des Orientierungsgrads des Flüssigkristalls die optische Phasenverzögerung wirksam zu kompensieren. Deshalb kann die Doppelbrechung wahlfrei passend zu den optischen Steuercha rakteristika der Flüssigkristallanzeige eingestellt werden, wodurch eine effektive Kompensation der optischen Phasenverzöge rung ermöglicht wird. Beispielsweise wird mittels Überwachung der Umgebungstemperatur, der Feuchtigkeit oder der Wellenlänge des einfallenden Lichts eine Justierspannung angelegt, die dem Flüs sigkristall gestattet, eine gewünschte Doppelbrechung entspre chend dem Ergebnis der Überwachung anzunehmen.

Ein Film zur Kompensation einer optischen Phasenverzögerung, der einen polymerverteilten Flüssigkristall verwendet, enthält eine Polymerschicht (20) mit einem Flüssigkristall (10), der darin in einem kugelförmigen Zustand oder aneinandergrenzend vermischt ist, sowie ein Schutzelement zum Schutz der Polymerschicht, wobei der Flüssigkristall einen vorgegebenen Wert zur Kompensierung der optischen Phasenverzögerung hat. Es sind auch durchsichtige Elektroden (130, 130′) auf beiden Seiten der Polymerschicht vor gesehen, um dadurch die Orientierung des Flüssigkristalls durch eine an die Elektroden angelegte Kompensationsspannung zu kom pensieren. Bei Verwendung in einer Flüssigkristallanzeige wird die Charakteristik des Films zur Kompensierung einer optischen Phasenverzögerung entsprechend der Änderung der optischen Steue rung der Flüssigkristallanzeige aufgrund der Umgebungstemperatur justiert, so daß die optische Phasenverzögerung effektiv kom pensiert werden kann.

Claims

1. Film zur Kompensation einer optischen Phasenverzögerung, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Polymerschicht (20) mit einem Flüssigkristall (10) aufweist, welcher in einem kugelförmigen Zustand ver teilt oder miteinander in einem Polymer verkettet ist, und daß eine Schutzeinrichtung zum Schutz der Polymerschicht (20) vorgesehen ist, wobei der Flüssigkristall (10) einen vorgegebenen Wert zur Kompensation der optischen Phasenver zögerung hat.

2. Film nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Flüssigkristallkügelchen in sich nicht berüh render Weise verteilt ist.

3. Film nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüs sigkristallkügelchen zur Bildung eines Netzwerks in der Polymerschicht (20) miteinander verkettet sind.

4. Film nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Orientierungsschicht bzw. Ausrich tungsschicht (30, 30′) zur Orientierung des Flüssigkristalls (10) auf beiden Seiten der Polymerschicht (20) vorgesehen ist.

5. Film nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Orien tierungsschicht (30, 30′) aus geriebenem Polyimid besteht.

6. Film nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Polymerschicht (20) 1 bis 30 µm ist.

7. Film nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dop pelbrechungsindex des Flüssigkristalls (10) einen Wert in dem Bereich von 0,005 bis 0,35 hat.

8. Film nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkristall (10) eine dielektrische Anisotropie hat, die entweder positiv oder negativ ist.

9. Film nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mi schungsverhältnis von Polymer zu Flüssigkristall (10) 0,1 bis 20 Gew. -% ist.

10. Film nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüs sigkristall (10) vom nematischen Typ ist, und daß die Diffe renz eines natürlichen Verdrehungswinkels und eines durch die zwei Orientierungsrichtungen gebildeten Winkels kleiner als 90° und größer als -90° ist.

11. Film nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vor kippwinkel bzw. Pretilt-Winkel des Flüssigkristalls (10) in einem Bereich von 0 bis 90° liegt.

12. Film zur Kompensation einer optischen Phasenverzögerung, gekennzeichnet durch eine in eine Richtung verstreckte Polymerschicht (20) sowie einen Flüssigkristall (10), wel cher in einem kugelförmigen Zustand in der Polymerschicht (20) verteilt ist, und durch eine Schutzeinrichtung zum Schutz der Polymerschicht (20), wobei der Flüssigkristall (10) in einer vorbestimmten Richtung ausgerichtet ist, damit er einen vorgegebenen Wert zur Kompensation der optischen Phasenverschiebung besitzt.

13. Film nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallkügelchen separat voneinander verteilt sind, um sich nicht zu berühren.

14. Film nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallkügelchen zur Bildung eines Flüssigkristall- Netzwerks in der Polymerschicht (20) miteinander verkettet sind.

15. Film nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Orientierungsschicht (30, 30′) zur Orien tierung des Flüssigkristalls (10) auf beiden Seiten der Polymerschicht (20) vorgesehen ist.

16. Film nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierungsschicht (30, 30′) aus geriebenem Polyimid besteht.

17. Film nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Polymerschicht (20) 1 bis 30 µm ist.

18. Film nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Doppelbrechungsindex des Flüssigkristalls (10) einen Wert in einem Bereich von 0,005 bis 0,35 hat.

19. Film nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkristall (10) eine dielektrische Anisotropie hat, die entweder positiv oder negativ ist.

20. Film nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis von Polymer zu Flüssigkristall (10) 0,1 bis 20 Gew.-% ist.

21. Film nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkristall (10) vom nematischen Typ ist, und daß die Differenz eines natürlichen Verdrehungswinkels und eines durch die zwei Orientierungsrichtungen gebildeten Winkels kleiner als 90° und größer als -90° ist.

22. Film nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorkippwinkel bzw. Pretilt-Winkel des Flüssigkristalls (10) in einem Bereich von 0 bis 90° liegt.

23. Film zur variablen Kompensation einer optischen Phasendif ferenz, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Polymerschicht (20) mit einem Flüssigkristall (10) aufweist, welcher in einem kugelförmigen Zustand verteilt ist, eine Schutzein richtung zum Schutz der Polymerschicht (20) aufweist; und durchsichtige Elektroden (130, 130′) auf beiden Seiten der Polymerschicht (20) aufweist, wodurch die Orientierung des Flüssigkristalls (10) mittels einer an die Elektroden (130, 130′) angelegten Kompensationsspannung justiert wird.

24. Film nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerschicht (20) verstreckt ist, so daß der in der Poly merschicht (20) verteilte Flüssigkristall (10) in einer vorbestimmten Richtung ausgerichtet ist.

25. Film nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallkügelchen zur Bildung eines Flüssigkri stall-Netzwerks in der Polymerschicht (20) miteinander verkettet sind.

26. Film nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß eine Orientierungsschicht (150, 150′) vorgesehen ist, die aus geriebenem Polyimid besteht.

27. Film nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Polymerschicht (20) 1 bis 30 µm ist.

28. Film nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Doppelbrechungsindex des Flüssigkristalls (10) einen Wert in einem Bereich von 0,005 bis 0,35 hat.

29. Film nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkristall (10) eine dielektrische Anisotropie hat, die entweder positiv oder negativ ist.

30. Film nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis von Polymer zu Flüssigkristall (10) 0,1 bis 20 Gew.-% ist.

31. Film nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkristall (10) vom nematischen Typ ist, und daß die Differenz eines natürlichen Verdrehungswinkels und eines durch die zwei Orientierungsrichtungen gebildeten Winkels kleiner als 90° und größer als -90° ist.

32. Film nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorkippwinkel bzw. Pretilt-Winkel des Flüssigkristalls (10) in einem Bereich von 0 bis 90° liegt.

33. Film zur variablen Kompensation einer optischen Phasenver zögerung, gekennzeichnet durch eine Polymerschicht (20) mit einem Flüssigkristall (10), welcher in einem kugelförmigen Zustand verteilt ist, eine Schutzeinrichtung zum Schutz der Polymerschicht (20) sowie durchsichtige auf beiden Seiten der Polymerschicht (20) vorgesehende Elektroden (130, 130′) zur Justierung der Orientierung des Flüssigkristalls mittels einer an beide Elektroden angelegten Kompensationsspannung; und Orientierungsschichten (150, 150′) auf der inneren Ober fläche der durchsichtigen Elektroden im direkten Kontakt mit der Polymerschicht (20) vorgesehen sind, damit der in der Polymerschicht (20) verteilte Flüssigkristall (10) in eine vorbestimmte Richtung ausgerichtet wird.

34. Film nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerschicht (20) in eine Richtung verstreckt ist und der Flüssigkristall (10) in der verstreckten Polymerschicht (20) in eine vorbestimmte Richtung ausgerichtet ist.

35. Film nach einem der Ansprüche 33 oder 34, dadurch gekenn zeichnet, daß die Flüssigkristallkügelchen zur Bildung eines Flüssigkristall-Netzwerkes in der Polymerschicht (20) mit einander verkettet sind.

36. Film nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierungsschicht (150, 150′) aus geriebenem Polyimid besteht.

37. Film nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Polymerschicht (20) 1 bis 30 µm ist.

38. Film nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Doppelbrechungsindex des Flüssigkristalls (10) einen Wert in einem Bereich von 0,005 bis 0,35 hat.

39. Film nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkristall (10) eine dielektrische Anisotropie hat, die entweder positiv oder negativ ist.

40. Film nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis von Polymer zu Flüssigkristall (10) 0,1 bis 20 Gew.-% ist.

41. Film nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkristall (10) vom nematischen Typ ist, und daß die Differenz eines natürlichen Verdrehungswinkels und eines von den zwei Orientierungsrichtungen gebildeten Winkels kleiner als 90° und größer als -90° ist.

42. Film nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorkippwinkel bzw. Pretilt-Winkel des Flüssigkristalls (10) in einem Bereich von 0 bis 90° liegt.