DE69514745T2 - Optisch anisotroper Film - Google Patents
Optisch anisotroper FilmInfo
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Description
- Die Erfindung betrifft einen optisch anisotropen Film, umfassend eine Flüssigkristallzusammensetzung, die nützlich als Komponente eines für Flüssigkristallanzeigen u. ä. verwendeten Verzögerungsfilms ist, ein Verfahren für dessen Herstellung, einen diesen optisch anisotropen Film umfassenden Verzögerungsfilm sowie eine diesen Film verwendende Flüssigkristallanzeige.
- Aufgrund ihrer vorteilhaften Merkmale wie Antrieb mit niedriger Spannung und ein geringes Gewicht werden Flüssigkristallanzeigen gern für PCs und Textverarbeitungsgeräte verwendet. Die meisten der zur Zeit erhältlichen Flüssigkristallanzeigen verwenden nematische Flüssigkristalle und lassen sich je nach Arbeitsweise grob in zwei Typen unterteilen: den Typ im Doppelbrechungsmodus und den Typ im optischen Rotationsmodus. Die Flüssigkristallanzeigen, in denen der Doppelbrechungsmodus eingesetzt wird, gehören hauptsächlich zu einem System, im dem superverdrillte nematische Flüssigkristalle mit einem Verdrillungswinkel von mehr als 90º verwendet werden (dieser Typ kann nachstehend als STN-Typ bezeichnet werden). Flüssigkristallanzeigen vom STN-Typ sind relativ preiswert und können ein vergrößertes Bild anzeigen, sie haben jedoch den Nachteil, dass die Anzeige aufgrund der Tatsache, dass sie für die Anzeige den Doppelbrechungseffekt ausnutzt, gelb oder blau getönt wird, so dass man keine Schwarzweißanzeige erhalten kann.
- Um mit dem Anzeigesystem vom STN-Typ eine Schwarzweißanzeige zu erhalten, ist ein System mit einer Doppelschichtzelle vorgeschlagen worden, in der zur Kompensation auf eine STN-Zelle eine Flüssigkristallzelle laminiert wird, die den gleichen Zellspalt wie die STN-Zelle aufweist, jedoch in der Verdrillungsrichtung entgegengesetzt verläuft, um die Farbe zu kompensieren (JP-B-63-53528), und ein Verfahren, in dem ein gereckter Film (Verzögerungsfilm) aus Polycarbonat o. ä. auf die STN-Zelle laminiert wird, um die Verzögerung auszugleichen. Diese Techniken sind zum Teil für eine praktische Anwendung angeboten worden. Jedoch tritt bei dem Doppelschichtzellsystem das Problem hoher Kosten sowie schwerer und dicker Bauteile auf, während bei dem Kompensationssystem mit dem Verzögerungsfilm aufgrund eines uniaxial gereckten Films ohne verdrillte Struktur die durch die Verdrillung der STN-Zelle erzeugte Dispersion der optischen Rotation nicht ausreichend kompensiert ist, so dass dieses System keine perfekte Schwarzweißanzeige liefern kann und in Bezug auf Kontrast auch dem Doppelschichtzellsystem unterlegen ist.
- Als weiteres Anzeigesystem im Doppelbrechungsmodus ist ein System bekannt, in dem eine Zelle verwendet wird, in der die Flüssigkristallmoleküle mit negativer dielektrischer Anisotropie in der orthogonal zum Substrat verlaufenden Richtung ausgerichtet sind [Zelle vom DAP-Typ (Deformation of Vertically Aligned Phases = Deformation vertikal ausgerichteter Phasen)]. Dieses System, das eine Änderung der Verzögerung ausnutzt, indem die Flüssigkristallmoleküle beim Anlegen einer elektrischen Spannung geneigt werden, ist problematisch, weil sich die Farbe des angezeigten Bildes aufgrund der Winkelabhängigkeit der Verzögerung je nach dem Betrachtungswinkel verändern kann.
- Als Lösung für diese Probleme, die mit der verdrillten nematischen Ausrichtung der STN-Flüssigkristallzelle zusammenhängen, ist die Verwendung eines Polymerfilms mit verdrillter nematischer Ausrichtung als Kompensationsfilm vorgeschlagen worden. Um einen Polymerfilm mit einer verdrillten nematischen Ausrichtung herzustellen, sind Verfahren bekannt, in denen ein Monomer mit einer cholesterischen Phase nach der Ausrichtung polymerisiert wird (JP-A-01-222220 und JP-A-03-140921) oder eine polymere Verbindung mit einer cholesterischen Phase nach der Ausrichtung rasch auf eine Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur abgekühlt wird, um die Ausrichtung zu fixieren (JP-A-03-87720).
- Ein Beispiel für Flüssigkristallanzeigen vom Typ des optischen Rotationsmodus ist ein Typ mit einer molekularen Ausrichtung mit einer 90º-Verdrillung (nachstehend auch als TN-Typ bezeichnet). Dieser Typ der Flüssigkristallanzeige ist beispielsweise in einem Bauteil verkörpert, in dem jedes Pixel durch einen Dünnfilmtransistor oder eine Diode angetrieben wird. Dieser TN-Typ ist immer noch mit dem Problem verbunden, dass sich Bildkontrast oder Farbe wie beim Typ im Doppelbrechungsmodus je nach dem Betrachtungswinkel verändern.
- Die vorstehenden Probleme der Flüssigkristallanzeigen vom TN-Typ werden der Anisotropie des Brechungsindex von Flüssigkristallmolekülen zugeschrieben. Um die Winkelabhängigkeit des Kontrasts oder der Anzeigefarbe der Flüssigkristallanzeigen aufgrund der Anisotropie des Brechungsindex der Flüssigkristallmoleküle zu minimieren, studiert man Verfahren, in denen eine cholesterische Flüssigkristallzelle mit negativer Anisotropie des Brechungsindex auf eine TN-Zelle gelegt wird (JP-A-4-346312) oder ein polymerer Flüssigkristall, der eine cholesterische Phase aufweist, nach der Ausrichtung rasch auf die Glasübergangstemperatur oder darunter abgekühlt wird, um die Ausrichtung zu fixieren (JP-A-5- 61039).
- Das Verfahren, bei dem eine cholesterische Flüssigkristallzelle zur Kompensation verwendet wird, hat jedoch den Nachteil, dass das Bauteil insgesamt schwer und dick wird, so dass sich die Produktionskosten erhöhen. Auch bei dem Verfahren, bei dem Monomere polymerisiert werden, tritt ein Problem auf. Aufgrund der Tatsache, dass die Temperaturabhängigkeit der Ausrichtung der Monomere größer als die der polymeren Verbindungen ist, muss die Polymerisation unmittelbar nach der Ausrichtungsbehandlung bei der gleichen Temperatur durchgeführt werden, so dass die Produktionsbedingungen eingeschränkt sind. Weil die Fixierung der cholesterischen Phasenstruktur durch rasches Abkühlen auf oder unter die Glasübergangstemperatur erfolgt, ist es außerdem bei dem Verfahren, bei dem eine polymere Verbindung mit einer cholesterischen Phase verwendet wird, notwendig, eine Verbindung zu verwenden, deren Glasübergangstemperatur um einiges höher ist als die Raumtemperatur, so dass für die Ausrichtungsbehandlung eine hohe Temperatur erforderlich ist. Dies ist in Bezug auf den Herstellungsbetrieb und die Wirtschaftlichkeit ungünstig. Da darüber hinaus bei Verwendung einer polymeren Verbindung die Temperaturabhängigkeit der Brechungsanisotropie geringer ist als beim Flüssigkristall, entsteht mit einer Veränderung der Temperatur, bei der das Bauteil verwendet wird, eine Differenz zwischen der Brechungsanisotropie des Kompensationsfilms und der der Flüssigkristallzelle. Dadurch nimmt der Effekt der Verbesserung der Eigenschaften des Betrachtungswinkels ab.
- Es ist die Aufgabe der Erfindung, folgendes zur Verfügung zu stellen: einen optisch anisotropen Film mit fixierter verdrillter nematischer Ausrichtung, der zu einer Verbesserung des Kontrasts einer STN-Zelle in einem weiten Temperaturbereich beiträgt; einen optisch anisotropen Film mit negativer Anisotropie des Brechungsindex, der die Abhängigkeit des Kontrasts und der Farbe einer TN-Zelle vom Betrachtungswinkel aufgrund seiner Anisotropie des Brechungsindex in einem weiten Temperaturbereich kompensieren kann; ein industrielles Herstellungsverfahren dafür; einen Laminatfilm, der diesen optisch anisotropen Film umfasst; sowie Flüssigkristallanzeigevorrichtungen, in denen der optisch anisotrope Film und/oder der Laminatfilm verwendet werden, die die Abhängigkeit von Kontrast oder Anzeigefarbe vom Betrachtungswinkel verringern.
- In ihrem Bemühen, die vorstehenden Probleme des Standes der Technik zu beseitigen, haben die Erfinder herausgefunden, dass ein Film, der aus einer Flüssigkristallzusammensetzung, die eine cholesterische Phase aufweist und ein polymeres Flüssigkristalloligomer mit einer spezifischen Struktur enthält, durch passendes Ausrichten der Moleküle der Zusammensetzung und anschließendes Fixieren der verdrillten nematischen Struktur der Zusammensetzung durch Polymerisation hergestellt wird, die Abhängigkeit von Kontrast und Anzeigefarbe vom Betrachtungswinkel in einem weiten Temperaturbereich effektiv verringert.
- Außerdem wurde festgestellt, dass nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein optisch anisotroper Film, der ein polymerisiertes Flüssigkristalloligomer enthält und eine verdrillte nematische Ausrichtung aufweist, auf einem Substrat, das einer horizontalen Ausrichtungsbehandlung unterzogen wurde, erhältlich ist. Durch Verwendung dieses Films kann man eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung erhalten, die in einem weiten Temperaturbereich nur eine geringe Abhängigkeit des Kontrasts oder der Anzeigefarbe vom Betrachtungswinkel aufweist. Die Erfindung wurde auf der Grundlage der vorstehenden Erkenntnis gemacht.
- Erfindungsgemäß zur Verfügung gestellt wird ein optisch anisotroper Film, der eine Flüssigkristallzusammensetzung mit verdrillter nematischer Ausrichtung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Helixachse der verdrillten nematischen Ausrichtung im wesentlichen parallel zu der normal zur Filmebene verlaufenden Richtung ist und die Flüssigkristallzusammensetzung eine cholesterische Phase aufweist und mindestens ein Flüssigkristalloligomer enthält, das aus den linearen oder cyclischen Flüssigkristalloligomeren (A) mit den folgenden wiederkehrenden Einheiten (I) und (II) als Struktureinheiten ausgewählt ist, wobei dann, wenn die Anzahl der wiederkehrenden Einheiten (I) und (II) in einem Molekül des Oligomeren (A) n bzw. n' sein soll, n und n' jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 1 bis 20 sind und das Verhältnis 4 ≤ n + n' ≤ 21 erfüllen und n : n' = 20: 1 bis 1 : 20, und die endständige Gruppe der wiederkehrenden Einheit (II) des Flüssigkristalloligomeren (A) polymerisiert wird
- wobei A eine Gruppe der folgenden Formel (III) ist
- wobei -Si-O- die Hauptkette der Formel (I) oder (II) ist, R&sub1; und R&sub2; unabhängig voneinander Wasserstoff, einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder eine Phenylgruppe bedeuten, k und k' unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 2 bis 10 sind; m und m' unabhängig voneinander 0 oder 1 sind, Ar&sub1;, Ar&sub2; und Ar&sub3; unabhängig voneinander eine 1,4-Phenylengruppe, eine 1,4-Cyclohexylengruppe, eine Pyridin-2,5-diylgruppe oder eine Pyrimidin-2,5-diylgruppe sind, L' -CH&sub2;-O-, -O-CH&sub2;-, -COO-, -OCO-, -CH&sub2;-CH&sub2;-, -CH=N-, -N=CH- oder eine zweiwertige Gruppe der Formel
- bedeutet, p' 0 oder 1 ist; R für eine optisch aktive Gruppe steht und R' Wasserstoff oder ein Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen ist.
- Außerdem stellt die Erfindung einen optisch anisotropen Film zur Verfügung, umfassend eine Flüssigkristallzusammensetzung mit verdrillter nematischer Ausrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Helixachse der verdrillten nematischen Ausrichtung im wesentlichen parallel zu der normal zur Filmebene verlaufenden Richtung liegt, die Flüssigkristallzusammensetzung eine cholesterische Phase aufweist und mindestens ein Flüssigkristalloligomer, das aus den vorstehenden Flüs- Flüssigkristalloligomeren (A) ausgewählt ist und mindestens eine Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht, die eine polymerisierbare Gruppe aufweist, enthält und die endständige Gruppe der wiederkehrenden Einheit (II) des Flüssigkristalloligomeren und /oder die Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht, die eine polymerisierbare Gruppe aufweist, polymerisiert sind.
- Die Erfindung stellt außerdem einen optisch anisotropen Film zur Verfügung, der eine Flüssigkristallzusammensetzung mit verdrillter nematischer Ausrichtung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Helixachse der verdrillten nematischen Ausrichtung im wesentlichen parallel zu der normal zur Filmebene verlaufenden Richtung liegt und die Flüssigkristallzusammensetzung eine cholesterische Phase aufweist und mindestens ein Flüssigkristalloligomer, das aus den vorstehend erwähnten Flüssigkristalloligomeren (A) ausgewählt ist, und mindestens ein Flüssigkristalloligomer, das aus den von (A) verschiedenen Flüssigkristalloligomeren (B) ausgewählt ist, enthält, wobei die Flüssigkristalloligomere (B) aus den linearen oder cyclischen Flüssigkristalloligomeren mit den folgenden wiederkehrenden Einheiten (V) und (VI) als strukturelle Haupteinheiten ausgewählt werden, wobei dann, wenn die Anzahl der wiederkehrenden Einheiten (V) und (VI) in einem Molekül des Flüssigkristalloligomeren (B) n" bzw. n''' sein soll, n" und n''' jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 1 bis 20 sind und das Verhältnis 4 ≤ n" + n''' ≤ 21 erfüllen und die endständige Gruppe der wiederkehrenden Einheit (II) des Flüssigkristalloligomeren (A) und/oder die endständige Gruppe der wiederkehrenden Einheit (VI) des Flüssigkristalloligomeren (B) polymerisiert sind:
- wobei A, R&sub1;, R&sub2;, k', m', p', L', Ar&sub2;, Ar&sub3; und R' die gleiche Definition haben wie vorstehend, k" eine ganze Zahl von 2 bis 10 ist; m" 0 oder 1 ist, Ar&sub4; und Ar&sub5; unabhängig voneinander eine 1,4-Phenylengruppe, eine 1,4- Cyclohexylengruppe, eine Pyridin-2,5-diylgruppe oder eine Pyrimidin-2,5- diylgruppe sind, L"-CH&sub2;-O-, -O-CH&sub2;-, -COO-, -OCO-, -CH&sub2;-CH&sub2;-, -CH=N-, -N=CH- oder eine zweiwertige Gruppe der Formel
- bedeutet, p" 0 oder 1 ist; und R" für ein Halogen, eine Cyanogruppe, einen C&sub1;- C&sub1;&sub0;-Alkylrest, einen C&sub1;-C&sub1;&sub0;-Alkoxylrest, einen C&sub6;-C&sub1;&sub0;-Arylrest oder eine Benzoylgruppe mit einem C&sub1;-C&sub1;&sub0;-Alkylrest oder einem C&sub1;-C&sub1;&sub0;-Alkoxylrest steht.
- Die Erfindung stellt außerdem einen optisch anisotropen Film zur Verfügung, umfassend eine Flüssigkristallzusammensetzung mit verdrillter nematischer Ausrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Helixachse der verdrillten nematischen Ausrichtung im wesentlichen parallel zu der normal zur Filmebene verlaufenden Richtung liegt; die Flüssigkristallzusammensetzung eine cholesterische Phase aufweist und mindestens ein Flüssigkristalloligomer, das aus den vorstehend erwähnten Flüssigkristalloligomeren (A) ausgewählt ist, mindestens ein aus den vorstehend erwähnten Flüssigkristalloligomeren (B) ausgewähltes Flüssigkristalloligomer und mindestens eine Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht, die eine polymerisierbare Gruppe aufweist, enthält und die endständige Gruppe der wiederkehrenden Einheit (II) des Flüssigkristalloligomeren (A) und/oder die endständige Gruppe der wiederkehrenden Einheit (VI) des Flüssigkristalloligomeren (B) und/oder die Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht, die eine polymerisierbare Gruppe aufweist, polymerisiert sind.
- Die Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung eines optisch anisotropen Films zur Verfügung, bei dem man einen Film aus der vorstehend beschriebenen Flüssigkristallzusammensetzung bildet, den Film so wärmebehandelt, dass die Helixachse der verdrillten nematischen Ausrichtung im Wesentlichen parallel zur normal zur Filmebene liegenden Richtung liegt und dann die polymerisierbare Gruppe der Verbindung polymerisiert.
- Außerdem stellt die Erfindung ein Laminat aus einem optisch anisotropen Film und einem transparenten oder halbtransparenten Substrat mit einer Ausrichtungsschicht auf seiner Oberfläche zur Verfügung.
- In ihrem beanspruchten Umfang umfasst die Erfindung folgende Ausführungsformen:
- (1) Einen optisch anisotropen Film, der eine Flüssigkristallzusammensetzung mit verdrillter nematischer Ausrichtung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Helixachse der verdrillten nematischen Ausrichtung im wesentlichen parallel zu der normal zur Filmebene verlaufenden Richtung liegt und die Flüssigkristallzusammensetzung eine cholesterische Phase aufweist und mindestens ein Flüssigkristalloligomer enthält, das aus den linearen oder cyclischen Flüssigkristalloligomeren (A) mit den folgenden wiederkehrenden Einheiten (I) und (II) als Struktureinheiten ausgewählt ist, wobei dann, wenn die Anzahl der wiederkehrenden Einheiten (I) und (II) in einem Molekül des Flüssigkristalloligomeren (A) n bzw. n' sein soll, n und n' jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 1 bis 20 sind und das Verhältnis 4 ≤ n + n' ≤ 21 erfüllen und n : n' = 20 : 1 bis 1 : 20, und die endständige Gruppe der wiederkehrenden Einheit (II) polymerisiert ist
- wobei A eine Gruppe der folgenden Formel (III) ist
- wobei -Si-O- eine Hauptkette der Formel (I) oder (II) ist, R&sub1; und R&sub2; unabhängig voneinander Wasserstoff, einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder eine Phenylgruppe bedeuten, k und k' unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 2 bis 10 sind; m und m' unabhängig voneinander 0 o- der 1 sind, Ar&sub1;, Ar&sub2; und Ar&sub3; unabhängig voneinander eine 1,4-Phenylengruppe, eine 1,4-Cyclohexylengruppe, eine Pyridin-2,5-diylgruppe oder eine Pyrimidin-2,5-diylgruppe sind, L'-CH&sub2;-O-, -O-CH&sub2;-, -COO-, -OCO-, -CH&sub2;-CH&sub2;-, -CH=N-, -N=CH- oder eine zweiwertige Gruppe der Formel
- bedeutet, p' 0 oder 1 ist; R für eine optisch aktive Gruppe steht und R' Wasserstoff oder ein Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen ist.
- (2) Einen optisch anisotropen Film nach (1), in dem die eine cholesterische Phase aufweisenden Flüssigkristallzusammensetzung diejenige ist, in der dann, wenn die Dicke des optisch anisotropen Films durch d (um) und der Helixgangabstand der cholesterischen Phase durch P (um) ausgedrückt wird, folgendes gilt: d ≥ 3 · P und P ≤ 0,3 um oder P ≥ 0,8 um.
- (3) Einen optisch anisotropen Film nach (I), in dem der Verdrillungswinkel der verdrillten nematischen Ausrichtung der Flüssigkristallzusammensetzung in einen Bereich von 70 bis 300º fällt und die Flüssigkristallzusammensetzung eine cholesterische Phase mit einem Helixgangabstand von 0,2 bis 50 um aufweist.
- (4) Einen optisch anisotropen Film, umfassend eine Flüssigkristallzusammensetzung mit verdrillter nematischer Ausrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Helixachse der verdrillten nematischen Ausrichtung im wesentlichen parallel zu der normal zur Filmebene verlaufenden Richtung liegt, die Flüssigkristallzusammensetzung eine cholesterische Phase aufweist und mindestens ein Flüssigkristalloligomer, das aus den Flüssigkristalloligomeren (A) gemäß (1) ausgewählt ist und mindestens eine Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht, die eine polymerisierbare Gruppe aufweist, enthält und die endständige Gruppe der wiederkehrenden Einheit (II) des Flüssigkristalloligomeren (A) und /oder die Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht, die eine polymerisierbare Gruppe aufweist, polymerisiert sind.
- (5) Einen optisch anisotropen Film nach (4), in dem die Flüssigkristallzusammensetzung diejenige ist, in der dann, wenn die Dicke des optisch anisotropen Films durch d (um) und der Helixgangabstand der cholesterischen Phase durch P (um) ausgedrückt wird, folgendes gilt: d ≥ 3 · P und P ≤ 0,3 um oder P ≥ 0,8 um.
- (6) Einen optisch anisotropen Film nach (4), in dem der Verdrillungswinkel der verdrillten nematischen Ausrichtung der Flüssigkristallzusammensetzung in einen Bereich von 70 bis 300º fällt und der Gangabstand der Flüssigkristallzusammensetzung 0,2 bis 50 um beträgt.
- (7) Einen optisch anisotropen Film, der eine Flüssigkristallzusammensetzung mit verdrillter nematischer Ausrichtung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Helixachse der verdrillten nematischen Ausrichtung im wesentlichen parallel zu der normal zur Filmebene verlaufenden Richtung liegt und die Flüssigkristallzusammensetzung eine cholesterische Phase aufweist und mindestens ein Flüssigkristalloligomer, das aus den vorstehenden Flüssigkristalloligomeren (A) ausgewählt ist, und mindestens ein Flüssigkristalloligomer, das aus den von (A) verschiedenen Flüssigkristalloligomeren (B) ausgewählt ist, enthält, wobei die Flüssigkristalloligomere (B) aus den linearen oder cyclischen Flüssigkristalloligomeren mit den folgenden wiederkehrenden Einheiten (V) und (VI) als strukturelle Einheiten ausgewählt werden, wobei dann, wenn die Anzahl der wiederkehrenden Einheiten (V) und (VI) in einem Molekül des Flüssigkristalloligomeren (B) n" bzw. n''' sein soll, n" und n''' jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 0 bis 20 sind und das Verhältnis 4 n" + n''' 21 erfüllen und die endständige Gruppe der wiederkehrenden Einheit (II) des Flüssigkristalloligomeren (A) und/oder die endständige Gruppe der wiederkehrenden Einheit (VI) des Flüssigkristalloligomeren (B) polymerisiert sind:
- wobei A, R&sub1;, R&sub2;, k', m', p', L', Ar&sub2;, Ar&sub3; und R' die gleiche Definition haben wie vorstehend, k" eine ganze Zahl von 2 bis 10 ist; m" 0 oder 1 ist, Ar&sub4; und Ar&sub5; unabhängig voneinander eine 1,4-Phenylengruppe, eine 1,4- Cyclohexylengruppe, eine Pyridin-2,5-diylgruppe oder eine Pyrimidin-2,5- diylgruppe sind, L"-CH&sub2;-O-, -O-CH&sub2;-, -COO-, -OCO-, -CH&sub2;-CH&sub2;-, -CH=N-, -N=CH- oder eine zweiwertige Gruppe der Formel
- bedeutet, p" 0 oder 1 ist; und R" für ein Halogen, eine Cyanogruppe, einen C&sub1;-C&sub1;&sub0;-Alkylrest, einen C&sub1;-C&sub1;&sub0;-Alkoxylrest, einen C&sub6;-C&sub1;&sub0;-Arylrest oder eine Benzoylgruppe mit einem C&sub1;-C&sub1;&sub0;-Alkylrest oder einem C&sub1;-C&sub1;&sub0;- Alkoxylrest steht.
- (8) Einen optisch anisotropen Film nach (7), in dem die eine cholesterische Phase aufweisende Flüssigkristallzusammensetzung dadurch gekennzeichnet ist, dass dann, wenn die Dicke des optisch anisotropen Films durch d (um) und der Helixgangabstand der cholesterischen Phase durch P (um) ausgedrückt wird, folgendes gilt: d ≥ 3 · P und P ≤ 5 0,3 um oder P ≥ 0,8 um.
- (9) Einen optisch anisotropen Film nach (7), in dem der Verdrillungswinkel der verdrillten nematischen Ausrichtung der eine cholesterische Phase aufweisenden Flüssigkristallzusammensetzung in einen Bereich von 70 bis 300º fällt und die Flüssigkristallzusammensetzung eine cholesterische Phase mit einem Helixgangabstand von 0,2 bis 50 um aufweist.
- (10) Einen optisch anisotropen Film, umfassend eine Flüssigkristallzusammensetzung mit verdrillter nematischer Ausrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Helixachse der verdrillten nematischen Ausrichtung im wesentlichen parallel zu der normal zur Filmebene verlaufenden Richtung liegt; die Flüssigkristallzusammensetzung mindestens ein Flüssigkristalloligomer, das aus den Flüssigkristalloligomeren (A) gemäß (1) ausgewählt ist, mindestens ein aus den Flüssigkristalloligomeren (B) gemäß (7) ausgewähltes Flüssigkristalloligomer und mindestens eine Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht, die eine polymerisierbare Gruppe aufweist, enthält und die endständige Gruppe der wiederkehrenden Einheit (II) des Flüssigkristalloligomeren (A) und/oder die endständige Gruppe der wiederkeh renden Einheit (VI) des Flüssigkristalloligomeren (B) und/oder die Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht, die eine polymerisierbare Gruppe aufweist, polymerisiert sind.
- (11) Einen optisch anisotropen Film nach (10), in dem die eine cholesterische Phase aufweisende Flüssigkristallzusammensetzung dadurch gekennzeichnet ist, dass dann, wenn die Dicke des optisch anisotropen Films durch d (um) und der Helixgangabstand der cholesterischen Phase durch P (um) ausgedrückt wird, folgendes gilt: d ≥ 3 · P und P ≤ 0,3 um oder P ≥ 0,8 um.
- (12) Einen optisch anisotropen Film nach (10), in dem der Verdrillungswinkel der verdrillten nematischen Ausrichtung der eine cholesterische Phase aufweisenden Flüssigkristallzusammensetzung in einen Bereich von 70 bis 300º fällt und der Helixgangabstand der Flüssigkristallzusammensetzung 0,2 bis 50 um beträgt.
- (13) Einen optisch anisotropen Film nach (1) bis (12), umfassend ein Flüssigkristalloligomer mit den angegebenen wiederkehrenden Einheiten, in dem R durch die folgende Formel (VII) oder (VIII) dargestellt wird
- wobei R&sub3; für -H oder die folgende Formel (IX) steht
- wobei R&sub4; für -H oder eine Methylgruppe steht und R&sub5; für -H oder R&sub6; steht (wobei R&sub6; ein linearer oder verzweigter C&sub1;-C&sub2;&sub0;-Alkylrest oder ein linearer oder verzweigter C&sub1;-C&sub2;&sub0;-Alkoxycarbonylrest ist und dann, wenn er verzweigt ist, asymmetrischen Kohlenstoff aufweisen kann).
- (14) Ein Verfahren zur Herstellung eines optisch anisotropen Films, bei dem man einen Film aus einer Flüssigkristallzusammensetzung gemäß (1) bis (13) bildet, den Film so wärmebehandelt, dass die Helixachse der verdrillten nematischen Ausrichtung im Wesentlichen parallel zur Normalen der Filmebene liegt, und dann die polymerisierbare Gruppe der Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht und/oder die polymerisierbare Gruppe des Flüssigkristalloligomeren (A) und/oder (B) polymerisiert.
- (15) Laminat aus einem optisch anisotropen Film nach (1) bis (13) und einem transparenten oder halbtransparenten Substrat mit einer Ausrichtungsschicht auf seiner Oberfläche.
- (16) Laminat nach (15), in dem das Substrat eine Glasplatte oder ein Polymerfilm ist.
- (17) Laminat nach (15), dessen sichtbarer Brechungsindex durch folgende Formel (1) definiert ist:
- nX ≥ nY > nZ (1),
- wobei nX und nY der Maximalwert bzw. der Minimalwert des Brechungsindex des Laminats in der Ebene sind und nZ der Brechungsindex in der Richtung der Dicke des Laminats ist.
- (18) Flüssigkristallanzeige, umfassend eine Flüssigkristallzelle, die eine zwischen einem mit Elektroden versehenen Paar Substraten gehaltene Flüssigkristallschicht umfasst, wobei die Flüssigkristallschicht positive dielektrische Anisotropie aufweist und im wesentlichen horizontal orientiert ist mit einer zum Substrat ausgerichteten Helixachse ist wenn keine elektrische Spannung aufgebracht wird, mindestens einen polarisierenden Film, der entweder auf der oberen oder unteren Außenseite oder beiden Außenseiten der Flüssigkristallzelle angeordnet ist, und einen optisch anisotropen Film nach (1) bis (13) oder ein Laminat aus einem optisch anisotropen Film und einem Substrat nach (15) bis (17), der bzw. das zwischen der Flüssigkristallzelle und dem polarisierenden Film angeordnet ist.
- (19) Flüssigkristallanzeige, umfassend eine Flüssigkristallzelle, die eine zwischen einem mit Elektroden versehenen Paar Substraten gehaltene Flüssigkristallschicht umfasst, wobei die Flüssigkristallschicht positive dielektrische Anisotropie aufweist und im wesentlichen horizontal zu den Substraten orientiert ist wenn keine elektrische Spannung aufgebracht wird, mindestens einen polarisierenden Film, der entweder auf der oberen oder unteren Außenseite oder beiden Außenseiten der Flüssigkristallzelle angeordnet ist, und einen optisch anisotropen Film nach (2), (5), (8), (11) oder (13)oder ein Laminat nach (15) bis (17), das zwischen der Flüssigkristallzelle und dem polarisierenden Film angeordnet ist.
- (20) Flüssigkristallanzeige, umfassend eine Flüssigkristallzelle, die eine zwischen einem mit Elektroden versehenen Paar Substraten gehaltene Flüssigkristallschicht umfasst, wobei die Flüssigkristallschicht negative dielektrische Anisotropie aufweist und im wesentlichen vertikal zum Substrat orientiert ist wenn keine elektrische Spannung aufgebracht wird, mindestens einen polarisierenden Film, der außerhalb der Flüssigkristallzelle auf der oberen oder unteren Außenseite oder beiden Außenseiten angeordnet ist, und einen optisch anisotropen Film nach (2), (5), (8), (11) oder (13) oder ein Laminat nach (15) bis (17), der bzw. das zwischen der Flüssigkristallzelle und dem polarisierenden Film angeordnet ist.
- (21) Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach (18), in der die Flüssigkristallzelle eine TN-Zelle mit verdrillter Orientierung ist, der optisch anisotrope Film mindestens eine aus den Komponenten nach (2), (5), (8), (11) und (13) ausgewählte Komponente und das Laminat mindestens eine aus den Komponenten nach (15) bis (17) ausgewählte Komponente ist.
- (22) Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach (18), in der die Flüssigkristallzelle eine STN-Zelle mit verdrillter Orientierung ist, der optisch anisotrope Film mindestens eine aus den Komponenten (3), (6), (9), (12) und (13) ausgewählte Komponente und das Laminat mindestens eine aus den Komponenten (15) bis (17) ausgewählte Komponente ist.
- Die Erfindung wird nachstehend im einzelnen beschrieben.
- Das in der Erfindung verwendete Flüssigkristalloligomer (A) ist ein Flüssigkristalloligomer vom Seitenkettentyp mit den wiederkehrenden Einheiten (I) und (II). Die Hauptkette des Flüssigkristalloligomeren vom Seitenkettentyp besteht aus Polysiloxan. Ein solches Oligomer kann von geradkettiger oder cyclischer Struktur sein, aber die cyclische Struktur wird wegen der besseren chemischen Stabilität bevorzugt. Im allgemeinen verwendet man ein Oligomer, in dem die Gruppe, deren Eigenschaften mit der Flüssigkristallinität am engsten verbunden sind (und die nachstehend als mesogene Gruppe bezeichnet werden kann) durch eine flexible Kette (die nachstehend als Spacer bezeichnet werden kann) mit der Hauptkette verbunden wird.
- Die Länge des Spacers, der Typ der mesogenen Gruppe und der Polymerisationsgrad der Flüssigkristalloligomere (A) vom Seitenkettentyp werden vorzugsweise so gewählt, dass die Übergangstemperatur von der Flüssigkristallphase zur isotropen Phase (die nachstehend als Flüssigkristallphase/isotrope Phase-Übergangstemperatur bezeichnet werden kann), 200ºC oder weniger, bevorzugt 170ºC oder weniger, stärker bevorzugt 150ºC oder weniger wird, um das Trocknen mit dem Substrat oder die Orientierungsbehandlung zu erleichtern, obwohl die Obergrenze der Temperatur, in der sich die Flüssigkristallphase zeigt, nicht ausdrücklich definiert ist. Die Übergangstemperatur von der Kristallphase oder Glasphase zur Flüssigkristallphase dieser Flüssigkristalloligomere ist nicht definiert; dieser Übergang kann auch bei einer Temperatur unter der Raumtemperatur erfolgen.
- Das in der Erfindung verwendete Flüssigkristalloligomer vom Seitenkettentyp muss orientiert werden, um Brechungsindexanisotropie aufzuweisen, und die Anzahl der wiederkehrenden Struktureinheiten des Flüssigkristalloligomeren (A) ist ein wichtiger Faktor zur Erleichterung des Orientierungsvorgangs. Wenn die Anzahl der wiederkehrenden Einheiten hoch ist, steigen die Viskosität des Oligomeren und seine Flüssigkristallübergangstemperatur, so dass man eine hohe Temperatur und viel Zeit zur Einstellung der erwünschten Orientierung braucht. Wenn die Anzahl der wiederkehrenden Einheiten gering ist, neigt die Orientierung bei Raumtemperatur dazu zu relaxieren. Folglich ist die Anzahl n und n' der wiederkehrenden Einheiten des in der Erfindung verwendeten Flüssigkristalloligomeren jeweils unabhängig eine ganze Zahl von 1 bis 20, und sie wird so gewählt, dass n + n' 4 bis 21 ist. Angesichts der Orientierungseigenschaften und der Fixierung der Orientierung nach der Polymerisation sollte das Verhältnis von n : n' in einen Bereich von 20 : 1 bis 1 : 20, bevorzugt 5 : 1 bis 1 : 20 fallen. Das Verhältnis n : n' kann richtig eingestellt werden, wenn man das Flüssigkristalloligomer wie nachstehend beschrieben synthetisiert.
- Die Flüssigkristallübergangstemperatur und die Orientierungseigenschaften des Flüssigkristalloligomeren (A) vom Seitenkettentyp werden auch durch den Spacer beeinflusst, der die mesogene Gruppe mit der Hauptkette verbindet. Ein zu kurzer Spacer verschlechtert die Orientierungseigenschaften der mesogenen Gruppe, während ein zu langer Spacer dazu neigt, die Relaxation der Orientierung zu verursachen. Deshalb wird als Spacer ein Alkylenrest oder Alkylenoxyrest mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen bevorzugt. Ein C&sub2;-C&sub6;-Alkylen oder Alkylenoxyrest wird wegen der leichteren Orientierung besonders bevorzugt. Um die Synthese zu erleichtern, wird ein Alkylenoxyrest stärker bevorzugt. Typische Beispiele für die bevorzugten Gruppen sind -(CH&sub2;)&sub2;-, -(CH&sub2;)&sub3;-, -(CH&sub2;)&sub4;-, -(CH&sub2;)&sub5;-, -(CH&sub2;)&sub6;-, -(CH&sub2;)&sub3;-O-, -(CH&sub2;)&sub4;-O, -(CH&sub2;)&sub5;-O-, und -(CH&sub2;)&sub6;-O-
- Industriell ist es von Vorteil, dass der erfindungsgemäße optisch anisotrope Film über eine große Brechungsindexanisotropie verfügt. Aus diesem Grund ist die in der Erfindung verwendete mesogene Gruppe vorzugsweise eine Gruppe mit einer großen Brechungsindexanisotropie. Die Strukturen, die eine solche mesogene Gruppe zur Verfügung stellen können, umfassen diejenigen der Oligomere, die aus den wiederkehrenden Einheiten (I) und (II) bestehen, in denen Ar&sub1;, Ar&sub2; und Ar&sub3; unabhängig voneinander eine 1,4-Phenylengruppe, eine 1,4-Cyclohexylengruppe, eine Pyridin-2,5-diylgruppe oder eine Pyrimidin-2,5-diylgruppe sind. Stärker bevorzugt sind Ar&sub1;, Ar&sub2; und Ar&sub3; unabhängig voneinander eine 1,4- Phenylengruppe, eine Pyridin-2,5-diylgruppe oder eine Pyrimidin-2,5-diylgruppe, am meisten bevorzugt eine 1,4-Phenylengruppe.
- Die Gruppe R in der wiederkehrenden Einheit (I) trägt zur Entwicklung der cholesterischen Phase bei, so dass es wesentlich ist, dass die Gruppe R optisch aktiv ist, und angesichts der Stabilisierung der cholesterischen Phase wird folgende Struktur bevorzugt:
- oder R&sub3;
- wobei R&sub3; für -H oder die folgende Formel steht
- wobei R&sub4; für -H oder eine Methylgruppe steht und R&sub5; für -H oder R&sub6; steht (wobei R&sub6; einen linearen oder verzweigten C&sub1;-C&sub2;&sub0;-Alkylrest oder einen linearen oder verzweigten C&sub1;-C&sub2;&sub0;-Alkoxycarbonylrest bedeutet und im Falle einer Verzweigung asymmetrischen Kohlenstoff aufweisen kann).
- Beispiele für die mesogenen Gruppen, die für die linearen oder cyclischen Flüssigkristalloligomere der wiederkehrenden Einheiten (I) verwendet werden können, sind in Tabelle 1 und 2 aufgeführt.
- In Tabelle 1 gibt die Zahl 1 in der Spalte für "Spacer" beispielsweise an, dass in der wiederkehrenden Einheit (I) -Ar&sub1;-R
- ist
- ist
- und der Spacer -(CH&sub2;)k-(O)m- eine -(CH&sub2;)&sub3;-Gruppe ist (was dem Fall k = 3 und m = 0 in der Formel (I) entspricht. Andere Zahlen in den jeweiligen Tabellen haben ähnliche Bedeutungen. Tabelle 1 Tabelle 2
- Von diesen wiederkehrenden Struktureinheiten werden Nummer 1-6 und 31-36 bevorzugt.
- Beispiele für die zweiwertigen Gruppen L', die Ar&sub2; und Ar&sub3; in der wiederkehrenden Einheit (II) verbinden, sind -CH&sub2;-O-, = O-CH&sub2;-, -COO-, -OCO-, -CH&sub2;-CH&sub2;-, -CH=N-, -N=CH-, eine Gruppe der Formel
- und eine Gruppe, in der Ar&sub2; und Ar&sub3; direkt miteinander verbunden sind (was dem Fall p' = 0 in der Formel (II) entspricht). Bevorzugt ist die verbindende Gruppe L' -CH&sub2;-CH&sub2;-, -COO- oder -OCO-, stärker bevorzugt eine -COO-Gruppe.
- Die endständige Gruppe der wiederkehrenden Einheit (II) ist eine Gruppe, mit der die Orientierung des Flüssigkristalloligomeren durch Polymerisation fixiert wird. Polymerisierbare Gruppen, die in dieser Erfindung verwendet werden können, sind solche der Formel -OCO-C(R')=CH&sub2; (in der R' Wasserstoff oder ein C&sub1;-C&sub5;- Alkylrest ist), einschließlich Acrylatgruppen und Methacrylatgruppen. Das Polymerisationsverfahren dieser Gruppen ist nicht vorgeschrieben, aber üblicherweise erfolgt eine Photopolymerisation oder thermische Polymerisation unter Verwendung eines radikalischen Polymerisationsinitiators. Eine Photopolymerisation wird bevorzugt, weil sie einfach durchführbar ist und die Orientierung mit hoher Effizienz fixiert werden kann. Es können bekannte Photopolymerisationsinitiatoren verwendet werden.
- Beispiele für die polymerisierbaren mesogenen Gruppen, die für die linearen oder cyclischen, aus den wiederkehrenden Einheiten (II) zusammengesetzten Flüssigkristalloligomere verwendet werden können, sind in Tabelle 3 und 4 aufgeführt. Tabelle 3 Tabelle 4
- Von diesen polymerisierbaren mesogenen Gruppen werden die Nummern 67-72, 79-84, 91-96, 139-144 und 151-156 bevorzugt. Besonders werden die Nummern 79-84 bevorzugt. Von diesen mesogenen Gruppen werden diejenigen, die an die lineare oder cyclische Hauptkette auf Polysiloxanbasis gebunden sind, wegen einer hohen Orientierungsleistung bevorzugt. Besonders bevorzugt werden diejenigen, die an die cyclische Polysiloxanhauptkette gebunden sind.
- Im erfindungsgemäßen optisch anisotropen Film muss in Fällen, wo er eine negative Brechungsindexanisotropie hat, die aufgrund der Brechungsanisotropie der Flüssigkristallmoleküle in einem weiten Temperaturbereich wirksam die Abhängigkeit des Kontrasts oder der Anzeigefarbe der TN-Zelle vom Betrachtungswinkel kompensiert, der Helixgangabstand der cholesterischen Phase der Flüssigkristallzusammensetzung auf 0,3 um oder weniger oder auf 0,8 um oder mehr eingestellt werden, um die selektive Reflexion sichtbaren Lichts zu vermeiden.
- Um den Kontrast dadurch zu verbessern, dass man die auf die verdrillte Struktur der Flüssigkristallzelle zurückzuführende optische Rotationsdispersion kompensiert, muss der Verdrillungswinkel der verdrillten nematischen Ausrichtung des Films so eingestellt werden, dass er in einem Bereich von 70 bis 300º bleibt. Um einen Film mit einem solchen Verdrillungswinkel zu erhalten, wird empfohlen, den Helixgangabstand der cholesterischen Phase der Flüssigkristallzusammensetzung auf einen Bereich von 0,2 bis 50 um, vorzugsweise 1 bis 35 um, stärker bevorzugt 2 bis 20 um einzustellen. Wenn der Helixgangabstand der cholesterischen Phase kurz ist, muss die Filmdicke verringert werden, um den Verdrillungswinkel der verdrillten nematischen Ausrichtung auf den Bereich von 70 bis 300º einzustellen, wodurch die erwünschte Verzögerung nur schwer erreicht wird. Wenn der Gangabstand groß ist, muss die Filmdicke erhöht werden, um den erwünschten Verdrillungswinkel zu erreichen, was Probleme bezüglich der Wirtschaftlichkeit verursacht.
- Der Gangabstand der cholesterischen Phase der Flüssigkristallzusammensetzung kann dadurch gesteuert werden, dass man die mesogene Gruppenstruktur des Flüssigkristalloligomeren (A) einstellt oder das Verhältnis der wiederkehrenden Einheiten (I) und (II) zueinander verändert.
- Für die Synthese der Flüssigkristalloligomere (A) können die in den US-Patenten 4,410,570, 4,358,391 und 5,211877 offenbarten Verfahren verwendet werden.
- Genauer kann man ein Verfahren verwenden, in dem die mesogene Seitenkettengruppe der Polysiloxanhauptkette zugefügt wird.
- Wenn man die mesogene Gruppe der Polysiloxanhauptkette zufügt, wird das umzusetzende Material, das die gleiche Struktur wie die mesogene Seitenkettengruppe der wiederkehrenden Einheiten (I) und (II) hat und über einen ω-Alkenyloxyrest verfügt, die eine Alkylenoxygruppe (Spacer) erzeugt, sowie an den Enden ungesättigte Doppelbindungen aufweist, mit Polysiloxan in Gegenwart eines Platinkatalysators zur Umsetzung gebracht. In dieser Reaktion kann das Bindungsverhältnis der beiden Typen mesogener Gruppen, d. h. nichtpolymerisierbarer mesogener Gruppen und polymerisierbarer mesogener Gruppen, gesteuert werden, indem man die Beschickungsgeschwindigkeit des umzusetzenden Materials in Bezug auf die mesogenen Gruppen einstellt.
- Das auf die vorstehend beschriebene Weise erhaltene Flüssigkristalloligomer ist vorzugsweise ein Oligomer, das eine cholesterische Phase aufweist.
- Bei einem anderen Verfahren zur Einstellung des Helixgangabstandes der Flüssigkristallzusammensetzung mischt man andere Typen eines Flüssigkristalloligomeren oder eine Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht in das Flüssigkristalloligomer (A) ein. Als weitere Typen von Flüssigkristalloligomeren, die man mit dem Oligomer (A) vermischt, kann man zusätzlich zu denjenigen, die aus den Flüssigkristalloligomeren (A) ausgewählt werden, die Flüssigkristalloligomere (B) mit den wiederkehrenden Einheiten (V) und (VI) als Hauptstruktureinheiten verwenden.
- Das in der Erfindung verwendete Flüssigkristalloligomer vom Seitenkettentyp muss orientiert werden, damit es Brechungsindexanisotropie aufweist, und in diesem Fall wird die Anzahl der wiederkehrenden Einheiten des Flüssigkristalloligomeren (B) ein Schlüsselfaktor bei der Erleichterung des Orientierungsvorgangs. Wenn die Anzahl der wiederkehrenden Einheiten groß ist, sind die Viskosität des Oligomeren und seine Flüssigkristallübergangstemperatur hoch, so dass man eine hohe Temperatur und viel Zeit braucht, um die erwünschte Orientierung zu erhalten. Wenn die Anzahl der wiederkehrenden Einheiten gering ist, kann die Orientierung bei Raumtemperatur relaxieren. Die Zahlen n" und n''' der wiederkehrenden Einheiten (V) und (VI) sind jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 0 bis 20 und werden so gewählt, dass n" + n''' 4 bis 21 ist. Das Verhält nis von n" zu n''' kann entsprechend gewählt und eingestellt werden, wenn man das Flüssigkristalloligomer synthetisiert.
- Die Flüssigkristallübergangstemperatur und die Orientierungseigenschaften des Flüssigkristalloligomeren (B) vom Seitenkettentyp werden auch durch den Spacer beeinflusst, der die mesogene Gruppe mit der Hauptkette verbindet. Ein zu kurzer Spacer beeinträchtigt die Orientierungseigenschaften der mesogenen Gruppe, während ein zu langer Spacer leicht die Relaxation der Orientierung verursacht. Deshalb wird als Spacer ein Alkylenrest oder ein Alkylenoxyrest mit einer Kohlenstoffzahl von 2 bis 10 bevorzugt. Ein C&sub2;-C&sub6;-Alkylen oder Alkylenoxyrest werden wegen der einfacheren Orientierung besonders bevorzugt. Um die Synthese zu erleichtern, wird ein Alkylenoxyrest bevorzugt. Typische Beispiele für die bevorzugten Gruppen sind -(CH&sub2;)&sub2;-, -(CH&sub2;)&sub3;-, -(CH)&sub4;-, -(CH&sub2;)&sub5;-, -(CH&sub2;)&sub6;-, -(CH&sub2;)&sub3;-O-, -(CH&sub2;)&sub4;-O, -(CH&sub2;)&sub5;-O-, und -(CH&sub2;)&sub6;-O-
- Um die Brechungsindexanisotropie des erhaltenen optisch anisotropen Films zu maximieren, ist die mesogene Gruppe des Flüssigkristalloligomeren (B) bevorzugt eine Gruppe, die über große Brechungsindexanisotropie verfügt. Die Strukturen, die eine solche mesogene Gruppe zur Verfügung stellen können, umfassen diejenigen der aus den wiederkehrenden Einheiten (V) und (VI) zusammengesetzten Oligomere, in denen Ar&sub2;, Ar&sub3; Ar&sub4; und Ar&sub5; unabhängig voneinander eine 1,4-Phenylengruppe, eine 1,4-Cyclohexylengruppe, eine Pyridin-2,5-diylgruppe oder eine Pyrimidin-2,5-diylgruppe sind. Bevorzugt stehen sie unabhängig voneinander für eine 1,4-Phenylengruppe, Pyridin-2,5-diylgruppe oder Pyrimidin-2,5-diylgruppe, am meisten bevorzugt eine 1,4-Phenylengruppe.
- Die zweiwertigen Gruppen L' und L", die Ar&sub2;-Ar&sub3; und Ar&sub4;-Ar&sub5; in den Formeln der wiederkehrenden Einheiten (V) und (VI) verbinden, umfassen -CH&sub2;-O-, -O-CH&sub2;-, -COO-, -OCO-, -CH&sub2;-CH&sub2;-, -CH=N-, -N=CH-, Gruppen, die durch die Formel
- dargestellt werden, und Gruppen, in denen Ar&sub2; und Ar&sub3; oder Ar&sub4; und Ar&sub5; direkt miteinander verbunden sind. Bevorzugt sind die verbindenden Gruppen L' und L" unabhängig voneinander eine -CH&sub2;-CH&sub2;-, -COO- oder -OCO-, stärker bevorzugt eine -COO-Gruppe.
- Die Gruppe R" in der wiederkehrenden Einheit (V) beinflusst die dielektrische Anisotropie und die Orientierungsleistung der mesogenen Gruppe, so dass R" aus Halogen, einer Cyanogruppe, einem C&sub1;-C&sub1;&sub0;-Alkylrest, einem C&sub1;-C&sub1;&sub0;-Alkoxyrest, einem C&sub6;-C&sub1;&sub0;-Arylrest oder einer Benzoyloxygruppe mit einem C&sub1;-C&sub1;&sub0;-Alkylrest oder einem C&sub1;-C&sub1;&sub0;-Alkoxyrest, bevorzugt einer Cyanogruppe, einem C&sub1;-C&sub1;&sub0;- Alkylrest, einem C&sub1;-C&sub1;&sub0;-Alkoxyrest, stärker bevorzugt einer Cyanogruppe ausgewählt wird, um einen Flüssigkristalloligomerfilm mit hoher Brechungsindexanisotropie zu erhalten.
- Beispiele für die mesogenen Gruppen, die für die linearen oder cyclischen Flüssigkristalloligomere mit den wiederkehrenden Einheiten (V) verwendet werden können, sind in Tabelle 5, 6, 7 und 8 aufgeführt. Tabelle 5 Tabelle 6 Tabelle 7 Tabelle 8
- Von diesen mesogenen Gruppen werden diejenigen der Nummern 157-162, 187 - 192, 217-222, 337-342 und 367-372 mit einer Cyanogruppe bevorzugt. Besonders bevorzugt werden diejenigen der Nummern 187-192. Von diesen mesogenen Gruppen werden solche, die an die Hauptkette auf Polysiloxanbasis gebunden sind, wegen ihrer hohen Orientierungsleistung bevorzugt. Am meisten bevorzugt werden diejenigen, die an die cyclische Siloxanhauptkette gebunden sind.
- Die endständige Gruppe der wiederkehrenden Einheit (VI) ist eine Gruppe, mit der die Orientierung des Flüssigkristalloligomeren durch Polymerisation fixiert werden kann. Polymerisierbare Gruppen, die in dieser Erfindung verwendet werden können, sind solche der Formel -OCO-C(R')=CH&sub2; (worin R' Wasserstoff oder ein C&sub1;-C&sub5;-Alkylrest ist), die Acrylatgruppen und Methacrylatgruppen einschließen. Das Polymerisationsverfahren dieser Gruppen ist nicht angegeben, aber meistens setzt man eine Photopolymerisation oder thermische Polymerisation unter Verwendung eines radikalischen Polymerisationsinitiators ein. Die Photopolymerisation wird wegen der einfacheren Durchführung und der großen Effizienz bei der Fixierung der Orientierung bevorzugt. Es können bekannte Photopolymerisationsinitiatoren verwendet werden.
- Als polymerisierbare mesogene Gruppen, die man für die linearen oder cyclischen Flüssigkristalloligomere mit den wiederkehrenden Einheiten (VI) verwendet, kann man die in den Tabellen 3 und 4 aufgeführten Gruppen einsetzen.
- Von den polymerisierbaren mesogenen Gruppen in den Tabellen 3 und 4 werden die Gruppen der Nummern 67-72, 79-84, 91-96, 139-144 und 151-156 mit Methacrylatgruppen bevorzugt. Besonders werden diejenigen der Nummern 79 - 84 bevorzugt. Von diesen mesogenen Gruppen werden diejenigen, die an die lineare oder cyclische Hauptkette auf Polysiloxanbasis gebunden sind, bevorzugt, weil sie den betreffenden Oligomeren gute Eigenschaften verleihen. Besonders bevorzugt werden Gruppen, die an die cyclische Polysiloxanhauptkette gebunden sind.
- Für die Synthese dieser Flüssigkristalloligomere (B) kann man die gleichen Verfahren verwenden, die für die Synthese der vorstehend erwähnten Flüssigkristalloligomere (A) eingesetzt werden.
- Das auf die vorstehend beschriebene Weise erhaltene Flüssigkristalloligomer (B) ist vorzugsweise ein Oligomer, das eine nematische Phase aufweist. Wenn der Helixgangabstand der cholesterischen Phase durch Mischen einer Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht mit dem Flüssigkristalloligomer (A) oder einem Gemisch aus den Flüssigkristalloligomeren (A) und (B) gesteuert wird, wird die Flüssigkristallzusammensetzung nach der Orientierung polymerisiert, so dass die Kompatibilität nach der Polymerisation ein wichtiger Faktor für die erfolgreiche Herstellung dieses Films wird. Aus diesem Grund ist die in diesem Verfahren verwendete Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht vorzugsweise eine Verbindung mit einer polymerisierbaren Gruppe. Es ist auch wünschenswert, dass die polymerisierbare Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht, die dem Flüssigkristalloligomer zugesetzt wird, eine Struktur aufweist, die eine Flüssigkristallphase hat, damit sie sich gleichmäßig mischen lässt.
- Einige Beispiele der polymerisierbaren Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht, die in der Erfindung verwendet werden können, sind im folgenden als Strukturformeln zu sehen. Es wird darauf hingewiesen, dass diese Verbindungen nur als Beispiel angeführt werden, und die in der Erfindung verwendbaren Verbindungen nicht einschränken.
- In den vorstehenden Formeln ist a eine ganze Zahl von 1 bis 10, b eine ganze Zahl von 0 bis 10 und R ein linearer oder verzweigter C&sub1;-C&sub1;&sub0;-Alkyl- oder Alkoxyrest. Die Gruppe R kann optisch aktiv sein, wenn sie verzweigt ist.
- Die Menge der zugesetzten Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht beträgt, bezogen auf die Flüssigkristallzusammensetzung, vorzugsweise 0 bis 50 Gew.-%, stärker bevorzugt 0 bis 40 Gew.-%. Wenn die Verbindung in einer Menge von mehr als 50 Gew.-% zugesetzt wird, können die filmbildenden Eigenschaften der Zusammensetzung und/oder die Orientierungsstabilität beeinträchtigt sein.
- Das Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen optisch anisotropen Films umfasst die Schritte der Ausbildung eines Films aus einer Flüssigkristallzusammensetzung, Wärmebehandlung des ausgebildeten Films, so dass die Helixachse der verdrillten nematischen Anordnung im wesentlichen parallel zu der normal zur Filmebene verlaufenden Richtung liegt, und anschließend Polymerisieren der polymerisierbaren Gruppe der Verbindung mit dem niedrigen Molekulargewicht und/oder der Flüssigkristalloligomere (A) und/oder (B). Das Verfahren zur Ausbildung eines Films aus einer Flüssigkristallzusammensetzung ist in dieser Erfindung nicht kritisch, aber üblicherweise wird ein Film auf einem glatten Substrat ausgebildet. Der auf dem Substrat ausgebildete optisch anisotrope Film kann vom Substrat abgezogen und auf ein anderes Substrat aufgebracht werden, oder er kann mit dem daran anhaftenden Substrat verwendet werden. Das in der Erfindung verwendete Substrat ist vorzugsweise transparent oder halbtransparent, und die verwendbaren Substrate umfassen anorganische Substrate, wie Glas, und Polymerfilme. Anorganische Substrate umfassen transparente oder halbtransparente Glasplatten, die Außenseite von Glasplatten, die für eine Flüssigkristallzelle verwendet werden, sowie Platten aus anorganischen Verbindungen wie Oxide oder Fluoride von Si, Al, Mg, Zr o. ä., sowie Keramiksubstanzen.
- Polymerfilme umfassen die Filme aus Polycarbonaten, Polysulfon, Polyarylaten, Polyethersulfon, Cellulosediacetat, Cellulosetriacetat, Polystyrol, Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer, Polyethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat u. ä. Von diesen Polymeren werden Polycarbonate, Polyarylate, Polysulfon, Cellulosetriacetat, Polyethylenterephthalat und Polystyrol bevorzugt.
- Die Dicke des als Substrat verwendeten Polymerfilms ist nicht vorgeschrieben, beträgt jedoch vorzugsweise 0,8 bis 500 um, stärker bevorzugt 10 bis 300 um, noch stärker bevorzugt 40 bis 200 um.
- Um einen solchen Polymerflim herzustellen, kann man verschiedene Formverfahren wie Gießen einer Lösung, Extrusionsformen, Pressformen usw. einsetzen.
- Wenn man einen Polymerfilm als Substrat verwendet, wird empfohlen, angesichts der Wärmebehandlungstemperatur einen geeigneten Film zu wählen, um die Probleme zu vermeiden, die auftreten können, wenn man die nachstehend beschriebene Wärmebehandlung des Flüssigkristalloligomeren durchführt, wie z. B. eine Verformung des Substrats, die auftreten kann, wenn die Wärmebehandlungstemperatur die Glasübergangstemperatur des verwendeten Substrats oder die Fließtemperatur des Substrats übersteigt, falls dieses Additive enthält.
- Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen optisch anisotropen Films wird die Flüssigkristallzusammensetzung so orientiert, dass die Helixachse der verdrillten nematischen Ausrichtung im wesentlichen parallel zu der normal zur Filmebene verlaufenden Richtung liegt. Um eine solche verdrillte nematische Ausrichtung zu erhalten, wird die Substratoberfläche im allgemeinen einer horizontalen Ausrichtungsbehandlung unterzogen.
- Bekannte Verfahren wie Reiben oder Schrägbedampfen können für die horizontale Ausrichtungsbehandlung verwendet werden, wobei man für die industrielle Durchführung der Behandlung das Reiben bevorzugt.
- Wenn man reibt, wird das Substrat, auf dem noch kein Flüssigkristalloligomerfilm ausgebildet ist, direkt gerieben oder man reibt, nachdem sich eine Ausrichtungsschicht auf dem Substrat gebildet hat. Letzteres Verfahren wird wegen der Stabilität der Ausrichtung bevorzugt.
- Bekannte Materialien, mit denen die Flüssigkristallmoleküle horizontal ausgerichtet werden können, wie z. B. Polyimide, Polyamide und Polyvinylalkohol, können zur Ausbildung der Ausrichtungsschicht verwendet werden.
- Die Ausrichtungsschicht kann dadurch ausgebildet werden, dass man ein geeignetes Beschichtungsverfahren, wie Walzbeschichtung, Gravurbeschichtung, Stabbeschichtung, Schleuderbeschichtung, Sprühbeschichtung, Drucken, Tauchen usw., einsetzt. Was die Dicke der Ausrichtungsschicht angeht, kann die Schicht ihre normale Ausrichtungsfunktion üblicherweise dann erfüllen, wenn sie eine Dicke von 0,01 um oder mehr hat, aber die Bearbeitbarkeit der Schicht lässt nach, wenn die Schicht zu dick ist, so dass die Schichtdicke vorzugsweise in einem Bereich von 0,01 bis 5,0 um, stärker bevorzugt 0,02 bis 3,0 um liegt.
- Die auf diese Weise ausgebildete Ausrichtungsschicht wird je nach Typ der Schicht Nachbehandlungen wie Trocknen und Aushärten unterzogen und dann gerieben. In dieser Erfindung kann ein bekanntes Verfahren zum Reiben verwendet werden. Wenn man beispielsweise eine Reibewalze verwendet, unterliegen das Material der Walze, die Tiefe des Eindringens der Walze in die Schicht, die Bewegungsgeschwindigkeit der Walze in Bezug auf das Substrat, die Reibefrequenz usw. keinen besonderen Einschränkungen. Die optimalen Bedingungen können unter Berücksichtigung des Typs der Ausrichtungsschicht, des Typs des Flüssigkristalloligomeren und anderer Faktoren gewählt werden.
- Für die Schrägbedampfung kann man beispielsweise ein Verfahren einsetzen, in dem eine Schrägabscheidung eines anorganischen Materials verwendet wird. Das bei diesem Verfahren verwendete anorganische Material ist vorzugsweise ein Material, das während der Bedampfung ein Prismen- oder Stäbchenwachstum zeigt. Beispiele für solche anorganische Materialien umfassen SiO, SiO&sub2;, SiOx (1 < x < 2), MgO, MgOy (0 < y < 1), MgF&sub2;, Pt, ZnO, MoO&sub3;, WO&sub3;, Ta&sub2;O&sub5;, SnO&sub2;, CeO&sub2;, LiNbO&sub3;, LiTaO&sub3;, ZrO&sub2;, Bi&sub2;O&sub3;, TiZrO&sub4;, HfO&sub2; u. ä. Von diesen Materialien werden SiO, SiO&sub2;, SiOx (1 < x < 2), MgO, MgOy (0 < y < 1), MgF&sub2;, Pt und ZnO bevorzugt und SiO, SiO&sub2; und SiOx (1 < x < 2) am meisten bevorzugt.
- Es stehen verschiedene Verfahren für die Schrägbedampfung zur Verfügung, z. B. die Verdampfung durch Widerstandserhitzen, Verdampfung durch Elektronenstrahlerhitzen und Sputtern. Von diesen Verfahren werden die Verdampfung durch Elektronenstrahlerhitzen und Sputtern bevorzugt, um ein anorganisches Material mit einem hohen Schmelzpunkt zu verdampfen. Der Grad des Vakuums für die Verdampfung ist nicht vorgeschrieben, aber die Obergrenze des Drucks wird unter dem Gesichtspunkt der Gleichmäßigkeit des Verdampfungsfilms und die Untergrenze des Drucks unter dem Gesichtspunkt der Produktivität festgelegt. Insbesondere liegt der Grad des für die Bedampfung eingesetzten Vakuums üblicherweise in einem Bereich von 1 Torr bis 5 · 10&supmin;&sup6; Torr.
- Die Bedampfungsgeschwindigkeit des anorganischen Materials liegt vorzugs Weise in einem Bereich von 0,01 bis 10 nm/sec, stärker bevorzugt 0,1 bis 5 nm/sec, weil eine Bedampfungsgeschwindigkeit unterhalb des vorstehend definierten Bereichs zu schlechter Produktivität führt, während eine über diesem Bereich liegende Verdampfungsgeschwindigkeit die Gleichmäßigkeit des Bedampfungsfilms beeinträchtigt.
- Was die Dicke des bedampften Films aus anorganischem Material betrifft, kann man keine gute Ausrichtung erreichen, wenn der Film zu dünn ist, und die Produktivität sinkt, wenn der Film zu dick ist, so dass die Filmdicke üblicherweise im Bereich von 0,01 bis 1.000 um, bevorzugt 0,05 bis 100 um und stärker bevorzugt 0,1 bis 5 um liegt.
- Dann wird ein Film aus einer Flüssigkristallzusammensetzung auf dem Substrat ausgebildet, an dem diese horizontale Ausrichtungsbehandlung durchgeführt wurde. Der Film kann durch Aufbringen einer Flüssigkristallzusammensetzung auf dem Substrat im Lösungszustand oder im Zustand einer isotropen Phase ausgebildet werden. Das Aufbringen der Beschichtung im Lösungszustand wird bevorzugt. Übliche Beschichtungsverfahren wie Walzbeschichtung, Gravurbeschichtung, Stabbeschichtung, Schleuderbeschichtung, Sprühbeschichtung, Drucken, Eintauchen usw. können eingesetzt werden.
- Die Dicke des Films aus der Flüssigkristallzusammensetzung beträgt vorzugsweise 0,1 bis 20 um, stärker bevorzugt 0,5 bis 10 um, noch stärker bevorzugt 1 bis 7 um. Wenn der Film weniger als 0,1 um dick ist, kann es sein, dass er seine optischen Eigenschaften nicht bis zu einem zufriedenstellenden Grad ausbildet. Eine Filmdicke von mehr als 20 um ist unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten unerwünscht.
- Die Filmdicke muss auch unter Berücksichtigung des für einen optisch anisotropen Film erforderlichen Verdrillungswinkels und des Helixgangabstands der verwendeten Flüssigkristallzusammensetzung eingestellt werden. In einem optisch anisotropen Film, der über eine negative Anisotropie des Brechungsindex verfügt, welche die durch die Brechungsanisotropie der Flüssigkristallzelle verursachte Winkelabhängigkeit des Kontrasts oder der Anzeigefarbe in einem weiten Temperaturbereich ausgleichen kann, sollte die Filmdicke mehr als das Dreifache, bevorzugt mehr als das Fünffache und stärker bevorzugt mehr als das Zehnfache des Helixgangabstands der cholesterischen Phase der Flüssigkristallzusammensetzung betragen. Wenn der Film zu dünn ist, kann aufgrund der optischen Rotation der cholesterischen Orientierung unerwünscht Licht durchtreten, wenn man eine Probe zwischen orthogonal positionierte polarisierende Platten legt. Dies führt zu einer Verringerung des Kontrasts, wenn der Film in einer Flüssigkristallzelle angewandt wird. In einem optisch anisotropen Film, der so ausgelegt ist, dass er den Kontrast verbessert, indem er die auf die verdrillte Struktur der STN-Flüssigkristallzelle zurückzuführende Dispersion durch optische Rotation kompensiert, sollte die Filmdicke geringer als der cholesterische Helixgangabstand sein.
- Anschließend wird eine Wärmebehandlung der Flüssigkristallzusammensetzung durchgeführt. Die Wärmebehandlung erfolgt vorzugsweise in einem wie folgt definierten Temperaturbereich (Tg + 30) ≤ TWärme ≤ (Tweich - 30), bevorzugt (Tg + 40) ≤ TWärme ≤ (TWeich - 40), wobei TWärme (ºC) die Wärmebehandlungstemperatur, Tg (ºC), die Übergangstemperatur von der Kristall- oder Glasphase zur Flüssigkristallphase der Flüssigkristallzusammensetzung und TWeich (ºC) die Temperatur, die die Verformung des Substrats oder des Ausrichtungsfilms verursacht, ist. Genauer wird die Wärmebehandlung unter dem Gesichtspunkt der Einfachheit bevorzugt in einem Temperaturbereich von 60 bis 200ºC durchgeführt.
- Die Dauer der Wärmebehandlung ist ebenfalls nicht kritisch. Da jedoch eine zu kurze Zeitspanne keine ausreichend verdrillte nematische Ausrichtung zur Verfügung stellen kann, während ein zu langer Zeitraum unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten ungünstig ist, beträgt die Wärmebehandlungszeit vorzugsweise 0,2 Minuten bis 20 Stunden, stärker bevorzugt 1 Minute bis 1 Stunde.
- Die vorstehende Wärmebehandlung macht es möglich, dass die Flüssigkristallzusammensetzung eine verdrillte nematische Ausrichtung aufweist, während die Helixachse parallel zur normal zur Filmebene verlaufenden Richtung angeordnet ist. Die Erwärmungs- und Abkühlungsgeschwindigkeiten bei der Wärmebehandlung sind nicht vorgegeben.
- Als nächstes wird die Flüssigkristallzusammensetzung polymerisiert, um die verdrillte nematische Ausrichtung zu fixieren. Da die Polymerisation durchgeführt werden muss, solange diese Ausrichtung hält, werden als Polymerisationsverfahren eine Photopolymerisation, Strahlungspolymerisation unter Einsatz von γ- Strahlen usw. oder eine thermische Polymerisation empfohlen. Bekannte Poly merisationsinitiatoren können für die Photopolymerisation und die thermische Polymerisation verwendet werden. Von diesen Polymerisationsverfahren werden die Photopolymerisation und die thermische Polymerisation wegen des einfachen Verfahrens bevorzugt. Am meisten bevorzugt wird die Photopolymerisation, weil sie die Ausrichtung besonders gut aufrechterhält.
- Die Intensität der für die Photopolymerisation eingesetzten Lichtstrahlen kann je nach Filmdicke und Typ des verwendeten Flüssigkristalloligomeren gewählt werden, doch üblicherweise wird empfohlen Licht mit einer Intensität von 0,01 bis 5,0 J/cm², bevorzugt 0,1 bis 3,0 J/cm² einzusetzen. Wenn die eingesetzte Lichtintensität unter 0,01 J/cm² liegt, kann die Reaktion der polymerisierbaren Gruppe unvollständig sein. Der Einsatz von Licht mit einer höheren Intensität als 5,0 J/cm² stellt ein wirtschaftliches Problem dar.
- In einer erfindungsgemäß zur Verfügung gestellten Flüssigkristallanzeigevorrichtung wird mindestens ein erfindungsgemäßer optisch anisotroper Film oder ein Laminat aus diesem optisch anisotropen Film und einem Substrat zwischen eine Flüssigkristallzelle gelegt, die eine zwischen einem mit Elektroden versehenen Paar Substraten gehaltene Flüssigkristallschicht umfasst, wobei die Flüssigkristallschicht Flüssigkristallmoleküle mit positiver Anisotropie der Dielektrizitätskonstante aufweist und im wesentlichen horizontal mit einer vertikal zum Substrat ausgerichteten Helixachse orientiert ist, wenn keine elektrische Spannung angelegt wird, und mindestens einen polarisierenden Film, der entweder auf der oberen oder unteren Außenseite oder beiden Außenseiten der Zelle angeordnet ist. Beispiele für die Flüssigkristallzelle, die eine Flüssigkristallschicht umfasst, die im wesentlichen horizontal mit einer vertikal zum Substrat ausgerichteten Helixachse orientiert ist, wenn keine elektrische Spannung angelegt wird, und die in einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige eingesetzt werden kann, sind eine Flüssigkristallzelle vom TN-Typ mit einem Verdrillungswinkel von ungefähr 90º und eine Flüssigkristallzelle vom STN-Typ mit einem Verdrillungswinkel von 180 bis 300º. Der Verdrillungswinkel der Flüssigkristallzelle kann durch die Menge des der Flüssigkristallzusammensetzung zugesetzten Verdrillungsmittels oder durch Ausrichtungsbehandlung der oberen und unteren Substrate eingestellt werden. In der erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeigevorrichtung sind die Art der Anordnung der polarisierenden Platte und des erfindungsgemäßen optisch anisotropen Films nicht vorgegeben, und sie können je nach den erforderlichen Produkteigenschaften entsprechend angeordnet werden. In der erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeigevorrichtung kann der optisch anisotrope Film auch nur auf einer Seite der Flüssigkristallzelle oder auf beiden Seiten davon angeordnet sein; solange der Film zwischen der polarisierenden Platte und der Flüssigkristallzelle angeordnet ist.
- In einer anderen erfindungsgemäß zur Verfügung gestellten Flüssigkristallanzeigevorrichtung wird mindestens ein erfindungsgemäßer optisch anisotroper Film oder ein Laminat aus diesem optisch anisotropen Film und einem Substrat zwischen eine Flüssigkristallzelle gelegt, die eine zwischen einem mit Elektroden versehenen Paar Substraten gehaltene Flüssigkristallschicht umfasst, wobei die Flüssigkristallschicht Flüssigkristallmoleküle mit positiver Anisotropie der Dielektrizitätskonstante aufweist und im wesentlichen horizontal zum Substrat orientiert ist, wenn keine elektrische Spannung angelegt wird, und mindestens einen polarisierenden Film, der entweder auf der oberen oder unteren Außenseite oder beiden Außenseiten der Flüssigkristallzelle angeordnet ist. Ein Beispiel ist eine Flüssigkristallzelle, die eine Flüssigkristallschicht umfasst, welche zwischen einem mit Elektroden versehenen Paar Substraten gehalten wird, welche positive Anisotropie der Dielektrizitätskonstante aufweist und im wesentlichen horizontal zum Substrat ausgerichtet sind, wenn keine elektrische Spannung angelegt wird, und die in der erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeigevorrichtung eingesetzt werden kann. In der erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeigevorrichtung sind die Art der Anordnung des polarisierenden Films und des erfindungsgemäßen optisch anisotropen Films nicht vorgegeben, und sie können je nach den erforderlichen Produkteigenschaften entsprechend angeordnet werden. In der erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeigevorrichtung kann der optisch anisotrope Film auch nur auf einer Seite der Flüssigkristallzelle oder auf beiden Seiten davon angeordnet sein; solange der Film zwischen der polarisierenden Platte und der Flüssigkristallzelle angeordnet ist.
- In einer anderen erfindungsgemäß zur Verfügung gestellten Flüssigkristallanzeigevorrichtung wird mindestens ein erfindungsgemäßer optisch anisotroper Film oder ein Laminat aus diesem optisch anisotropen Film und einem Substrat positioniert zwischen: eine Flüssigkristallzelle, die eine zwischen einem mit Elektroden versehenen Paar Substraten gehaltene Flüssigkristallschicht umfasst, wobei die Flüssigkristallschicht Flüssigkristallmoleküle mit negativer Anisotropie der Dielektrizitätskonstante aufweist und im wesentlichen vertikal zum Substrat orientiert ist, wenn keine elektrische Spannung angelegt wird, und mindestens einen polarisierenden Film, der entweder auf der oberen oder unteren Außenseite oder beiden Außenseiten der Flüssigkristallzelle angeordnet ist. Die Flüssigkristallzelle, die eine Flüssigkristallschicht umfasst, welche zwischen einem mit Elektroden versehenen Paar Substraten gehalten wird, welche negative Anisotropie der Dielektrizitätskonstante aufweist und im wesentlichen vertikal zum Substrat ausgerichtet sind, wenn keine elektrische Spannung angelegt wird, und die in der erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeigevorrichtung eingesetzt werden kann, kann dadurch hergestellt werden, dass man die Flüssigkristallzusammensetzung zwischen ein Paar Substrate legt, die einer vertikalen Ausrichtungsbehandlung unterzogen worden sind. In der erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeigevorrichtung sind die Art der Anordnung des polarisierenden Films und des erfindungsgemäßen optisch anisotropen Films nicht vorgegeben, und sie können je nach den erforderlichen Produkteigenschaften entsprechend angeordnet werden. In der erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeigevorrichtung kann der optisch anisotrope Film auch nur auf einer Seite der Flüssigkristallzelle oder auf beiden Seiten davon angeordnet sein; solange der Film zwischen der polarisierenden Platte und der Flüssigkristallzelle angeordnet ist.
- Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert; es wird jedoch darauf hingewiesen, dass der Rahmen der Erfindung durch diese Beispiele nicht eingeschränkt wird.
- Die Phasenübergangstemperatur der Flüssigkristalloligomere wurde durch Beobachtung mit einem Polarisationsmikroskop und Messungen mit einem Differentialscanning-Kalorimeter (DSC) bestimmt.
- Die negative Anisotropie des Brechungsindex des erhaltenen optisch anisotropen Films wurde durch eine Nullverzögerung in der vertikal zur Filmsenkrechten verlaufenden Ebene und eine Erhöhung der Verzögerung, wenn der Film gegen die horizontale Ebene gedreht wurde, bestätigt.
- Die Verzögerung des Films wurde nach dem Verfahren von Sénarmont unter Verwendung eines Polarisationsmikroskops mit Licht von 546 nm bestimmt.
- Der Verdrillungswinkel des erhaltenen optisch anisotropen Films wurde dadurch bestimmt, dass man linear polarisiertes Licht auf den optisch anisotropen Film aufbrachte und die Oszillationsrichtung des ausgesendeten linear polarisierten Lichts bestimmte (unter Verwendung von MCPD-1000, hergestellt von Otsuka Denshi KK). Der Phasenunterschied [Δn·d (Δn ist die sichtbare Anisotropie des Brechungsindex des Films und d die Filmdicke)] des optisch anisotropen Films wurde durch Analyse des Spektrums des durchgelassenen Lichts bestimmt. Dazu verwendete man ein Messgerät für den Zellspalt (TFM-120AFT, hergestellt von Orc Seisakusho Ltd.).
- Eine Polyimid-Ausrichtungsschicht wurde durch Schleuderbeschichtung auf ein gereinigtes Glassubstrat aufgebracht und 3 Stunden bei 200ºC wärmebehandelt. Die gebildete Ausrichtungsschicht war etwa 0,02 um dick. Diese Ausrichtungsschicht wurde unter Einsatz einer Reibemaschine gerieben.
- Ein 7 : 3-Gemisch der Vinylmonomere der folgenden Formeln (1) und (2) wurde auf die gleiche Weise wie in JP-B-63-41400 beschrieben mit Pentamethylcyclopentasiloxan zur Umsetzung gebracht, um ein cyclisches Pentasiloxan-Flüssigkristalloligomer zu erhalten:
- Die Glasübergangstemperatur und die Übergangstemperatur von der Flüssigkristallphase/isotropen Phase des erhaltenen Flüssigkristalloligomeren betrugen 14 bzw. 114ºC, und das Oligomer wies im Temperaturbereich von 14 bis 114ºC eine cholesterische Phase auf. Als Ergebnis des Extrapolierung des gemessenen Wertes der selektiven Reflexionswellenlänge der aus dem Flüssigkristalloligomer und nematischem Flüssigkristall bestehenden Zusammensetzung wurde die selektive Reflexionswellenlänge des Flüssigkristalloligomeren allein mit 280 nm bestimmt. Aus dieser Wellenlänge wird der Helixgangabstand der cholesterischen Phase des Flüssigkristalloligomeren mit 0,2 um angegeben.
- Dieses Flüssigkristalloligomer wurde in Toluol bis zu einer Konzentration von 40 % aufgelöst. Dann wurde Irgacure 907 (hergestellt von der Ciba Geigy AG) als Photopolymerisationsinitiator in einer Menge von 2,0 Gew.-% (bezogen auf das Flüssigkristalloligomer) der Lösung beigemischt. Diese Lösung wurde durch Schleuderbeschichtung auf ein Glassubstrat mit einer Polyimid-Ausrichtungsschicht aufgebracht. Der erhaltene Flüssigkristalloligomerfilm war trübe, und die Beobachtung mit einem Polarisationsmikroskop zeigte, dass der Film überhaupt nicht ausgerichtet war.
- Dieser Film aus Flüssigkristalloligomer wurde bei 80ºC fünf Minuten erhitzt und dann mit UV-Licht aus einer Hochdruckquecksilberlampe mit einer kumulativen Strahlendosis von 0,2 J/cm² bestrahlt.
- Die Dicke des auf diese Weise erhaltenen polymerisierten Films aus Flüssigkristalloligomer betrug 6 um, das 30-Fache des Helixgangabstandes der cholesterischen Phase, und es war keine Tönung durch selektive Reflexion des sichtbaren Lichts zu beobachten. Dieser polymerisierte Flüssigkristalloligomerfilm zeigte optische Auslöschung, wenn er unter gekreuzte Nicolsche Prismen gelegt wurde, und die Verzögerung betrug nahezu null. Die Verzögerung nach dem Neigen um 50º betrug 46 nm.
- Eine Polyvinylalkohol-Ausrichtungsschicht wurde durch Schleuderbeschichtung auf einem gereinigten Glassubstrat ausgebildet und bei 100ºC eine Stunde lang wärmebehandelt. Die erhaltene Ausrichtungsschicht war etwa 0,05 im dick. Diese Ausrichtungsschicht wurde unter Verwendung einer Reibemaschine gerieben.
- Ein Vinylmonomer der folgenden Formel (3) wurde auf die gleiche Weise, wie in JP-B-63-4100 beschrieben, mit Pentamethylcyclopentasiloxan zur Umsetzung gebracht, um ein cyclisches Pentasiloxanflüssigkristalloligomer zu erhalten:
- Das erhaltene Flüssigkristalloligomer hatte eine Glasübergangstemperatur von 20ºC und eine Übergangstemperatur Flüssigkristallphase/isotrope Phase von 97ºC und wies eine nematische Phase bei 20 bis 97ºC auf.
- Ein Gemisch von 5 : 95 (nach Gewicht) dieses Flüssigkristalloligomeren und des in Beispiel 1 verwendeten Flüssigkristalloligomeren wurde in Toluol bis zu einer Feststoffkonzentration von 30 Gew.-% aufgelöst. Dann wurde Irgacure 907 (hergestellt von der Ciba Geigy AG) als Photopolymerisationsinitiator in einer Menge von 2,0 Gew.-% (bezogen auf das Flüssigkristalloligomer) der Lösung beigemischt. Diese Lösung wurde durch Schleuderbeschichtung auf ein Glassubstrat mit einer Polyvinylalkohol-Ausrichtungsschicht aufgebracht.
- Die Untersuchung des erhaltenen Flüssigkristalloligomeren mit dem Polarisationsmikroskop bestätigte, dass der Film eine cholesterische Phase aufwies. Auch dieser Film aus Flüssigkristalloligomer war trüb, und bei der Beobachtung unter einem Polarisationsmikroskop zeigte sich, dass er überhaupt nicht ausgerichtet war.
- Dieser Flüssigkristalloligomerfilm wurde allmählich von der Temperatur, bei der der Film in die isotrope Phase überging, abgekühlt und nach der Ausrichtung mit UV-Licht aus einer Hochdruckquecksilberlampe mit einer kumulativen Strahlendosis von 0,2 J/cm² bestrahlt.
- Der erhaltene polymerisierte Flüssigkristalloligomerfilm war 3 um dick, und es war keine Tönung durch die selektive Reflexion von sichtbarem Licht zu beobachten. Dieser polymerisierte Flüssigkristalloligomerfilm zeigte unter gekreuzten Nicolschen Prismen optische Auslöschung, und die Verzögerung betrug praktisch null. Wenn man ihn um 50º neigte, wies er eine Verzögerung von 21 nm auf.
- Eine Polyvinylalkohol-Ausrichtungsschicht wurde durch Schleuderbeschichtung auf einem gereinigten Glassubstrat ausgebildet und bei 100ºC eine Stunde lang wärmebehandelt. Die erhaltene Ausrichtungsschicht war etwa 0,05 um dick. Diese Ausrichtungsschicht wurde unter Verwendung einer Reibemaschine gerieben. Ein 1 : 1-Gemisch des in Beispiel 1 verwendeten Vinylmonomeren (2) und des in Beispiel 2 verwendeten Vinylmonomeren (3) wurde auf die gleiche Weise, wie in JP-B-63-41400 beschrieben, mit Pentamethylcyclopentasiloxan zur Umsetzung gebracht, um ein cyclisches Pentasiloxanflüssigkristalloligomer zu erhalten.
- Die Glasübergangstemperatur und die Übergangstemperatur Flüssigkristallphase/isotrope Phase dieses Flüssigkristalloligomeren waren 19ºC bzw. 118ºC, und es wies bei 19 bis 118ºC eine smektische Phase auf.
- Ein Gemisch von 10 : 90 (nach Gewicht) dieses Flüssigkristalloligomeren und des in Beispiel 1 verwendeten Flüssigkristalloligomeren wurde in Toluol bis zu einer Feststoffkonzentration von 30 Gew.-% aufgelöst. Dann wurde Irgacure 907 (hergestellt von der Ciba Geigy AG) als Photopolymerisationsinitiator in einer Menge von 2,0 Gew.-% (bezogen auf das Flüssigkristalloligomer) der Lösung beigemischt. Diese Lösung wurde durch Schleuderbeschichtung auf ein Glassubstrat mit einer Polyvinylalkohol-Ausrichtungsschicht aufgebracht.
- Die Untersuchung des erhaltenen Flüssigkristalloligomeren mit dem Polarisationsmikroskop bestätigte, dass der Film eine cholesterische Phase aufwies. Auch dieser Film aus Flüssigkristalloligomer war trüb, und bei der Beobachtung unter einem Polarisationsmikroskop zeigte sich, dass er überhaupt nicht ausgerichtet war.
- Dann wurde dieser Flüssigkristalloligomerfilm allmählich von der Temperatur, bei der der Film in die isotrope Phase überging, abgekühlt und nach der Ausrichtung mit UV-Licht aus einer Hochdruckquecksilberlampe mit einer kumulativen Strahlendosis von 0,2 J/cm² bestrahlt.
- Der erhaltene polymerisierte Flüssigkristalloligomerfilm war 4 um dick, und es war keine Tönung durch die selektive Reflexion von sichtbarem Licht zu beobachten. Dieser polymerisierte Flüssigkristalloligomerfilm zeigte unter gekreuzten Nicolschen Prismen optische Auslöschung, und die Verzögerung betrug praktisch null. Wenn man ihn um 50º neigte, wies er eine Verzögerung von 15 nm auf.
- Man kann ein TN-Flüssigkristallbauteil mit einer geringen Abhängigkeit des Kontrasts vom Betrachtungswinkel erhalten, wenn man einen in den Beispielen 1 bis 3 erhaltenen optisch anisotropen Film zwischen eine TN-Flüssigkristallzelle und einen polarisierenden Film legt.
- Eine Polyvinylalkohol-Ausrichtungsschicht wurde durch Schleuderbeschichtung auf einem gereinigten Glassubstrat ausgebildet und bei 100ºC eine Stunde lang wärmebehandelt. Die erhaltene Ausrichtungsschicht war etwa 0,05 um dick. Diese Ausrichtungsschicht wurde unter Verwendung einer Reibemaschine gerieben.
- Ein Gemisch von 3 : 97 (nach Gewicht) des in Beispiel 1 erhaltenen cyclischen Pentasiloxanflüssigkristalloligomeren (A) und des in Beispiel 2 erhaltenen cyclischen Pentasiloxanflüssigkristalloligomeren (B) wurde in Toluol bis zu einer Feststoffkonzentration von 30 Gew.-% aufgelöst. Dann wurde Irgacure 907 (hergestellt von der Ciba Geigy AG) als Photopolymerisationsinitiator in einer Menge von 2,0 Gew.-% (bezogen auf das Flüssigkristalloligomer) der Lösung beigemischt. Diese Lösung wurde durch Schleuderbeschichtung auf ein Glassubstrat mit einer Polyvinylalkohol-Ausrichtungsschicht aufgebracht.
- Die Untersuchung des erhaltenen Flüssigkristalloligomerfilms mit dem Polarisationsmikroskop bestätigte, dass der Film eine cholesterische Phase aufwies. Auch dieser Film aus Flüssigkristalloligomer war trüb, und bei der Beobachtung unter einem Polarisationsmikroskop zeigte sich, dass er überhaupt nicht ausgerichtet war.
- Dann wurde dieser Flüssigkristalloligomerfilm auf die Temperatur erwärmt, bei der der Film in die isotrope Phase überging, und dann zur Ausrichtung allmählich abgekühlt. Anschließend wurde der Film mit UV-Licht aus einer Hochdruckquecksilberlampe mit einer kumulativen Strahlendosis von 0,2 J/cm² bestrahlt.
- Die Dicke des erhaltenen polymerisierten Flüssigkristalloligomerfilms betrug 3,0 um, sein Verdrillungswinkel war 243º und Δn·d bei Raumtemperatur betrug 0,748 um.
- Der bei 55ºC gemessene Wert Δn·d dieses optisch anisotropen Films betrug 0,646 nm; dies waren 86% des Wertes bei Raumtemperatur.
- Man führte das Verfahren von Beispiel 4 durch mit dem Unterschied, dass das Mischverhältnis der Flüssigkristalloligomere (A) : (B) (nach Gewicht) auf 4 : 96 verändert wurde, um einen Flüssigkristalloligomerfilm zu erhalten. Die Dicke des erhaltenen polymerisierten Flüssigkristalloligomerfilms betrug 3,4 um, sein Verdrillungswinkel 220º und Δn·d bei Raumtemperatur 0,980 um.
- Der bei 55ºC gemessene Wert Δn·d dieses optisch anisotropen Films betrug 0,906 um; dies waren 92% des Wertes bei Raumtemperatur.
- Die Temperaturabhängigkeit von Δn·d eines uniaxial orientierten Verzögerungsfilms mit der optischen Achse in der Filmebene, der aus einem Polycarbonat mit positiver Anisotropie des Brechungsindex (Sumikalight SEF-400426, hergestellt von Sumitomo Chemical Co., Ltd.; Δn·d = 380 nm; Betrachtungswinkel 39º) hergestellt worden war, wurde gemessen. Im Wesentlichen war keine Veränderung zwischen Δn·d bei Raumtemperatur und bei 55ºC zu beobachten.
- Man führte das Verfahren von Beispiel 4 durch mit dem Unterschied, dass das Mischverhältnis der Flüssigkristalloligomere (A) : (B) (nach Gewicht) auf 5 : 95 verändert wurde, um einen Flüssigkristalloligomerfilm zu erhalten. Die Dicke des erhaltenen polymerisierten Flüssigkristalloligomerfilms betrug 2,8 um, sein Verdrillungswinkel 213º und Δn·d bei Raumtemperatur 0,925 um.
- Eine STN-Flüssigkristallzelle mit ausgezeichneten Eigenschaften des Betrachtungswinkels und Kontrast kann dadurch erhalten werden, dass man den polymerisierten Flüssigkristalloligomerfilm zwischen eine STN-Flüssigkristallzelle und eine polarisierende Platte legt.
- Da die Temperaturabhängigkeit von Δn·d dieses optisch anisotropen Films ähnlich wie bei einer STN-Flüssigkristallzelle ist, ist es möglich, die Eigenschaften bezüglich des Betrachtungswinkels und des Kontrasts bei hohen Temperaturen zu verbessern.
- Erfindungsgemäß ist es möglich, eine Verzögerungsplatte mit einem weiten Betrachtungswinkel zu erhalten, indem man einen optisch anisotropen Film mit negativer Anisotropie des Brechungsindex oder verdrillter nematischer Ausrichtung verwendet.
- Indem man diese Verzögerungsplatte auf Flüssigkristallanzeigen vom TN- oder STN-Typ aufbringt, ist es weiter möglich, die Anzeigeeigenschaften, vor allem die Eigenschaften in Bezug auf den Betrachtungswinkel, der Flüssigkristallanzeigevorrichtungen deutlich zu verbessern. Darüber hinaus ist es im erfindungsgemäßen optisch anisotropen Film wegen der Ähnlichkeit zum Flüssigkristallbauteil bezüglich der Temperaturabhängigkeit der Brechungsanisotropie möglich, die Eigenschaften der Flüssigkristallzelle in Bezug auf den Betrachtungswinkel über einen weiten Temperaturbereich zu verbessern.
Claims (17)
1. Optisch anisotroper Film, der eine Flüssigkristallzusammensetzung mit
verdrillter nematischer Ausrichtung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass
die Helixachse der verdrillten nematischen Ausrichtung im wesentlichen
parallel zu der normal zur Filmebene verlaufenden Richtung ist und die
Flüssigkristallzusammensetzung eine cholesterische Phase aufweist und
mindestens ein Flüssigkristalloligomer enthält, das aus den linearen oder
cyclischen Flüssigkristalloligomeren (A) mit den folgenden
wiederkehrenden Einheiten (I) und (II) als Struktureinheiten ausgewählt ist, wobei dann,
wenn die Anzahl der wiederkehrenden Einheiten (I) und (II) in einem
Molekül des Flüssigkristalloligomeren (A) n bzw. n' sein soll, n und n' jeweils
unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 1 bis 20 sind und das
Verhältnis 45 ≤ n + n' ≤ 21 erfüllen und n : n' = 20 : 1 bis 1 : 20, und die
endständige Gruppe der wiederkehrenden Einheit (II) des
Flüssigkristalloligomeren (A) polymerisiert wird
wobei A eine Gruppe der folgenden Formel (III) ist
wobei -Si-O- eine Hauptkette der wiederkehrenden Einheit (I) oder (II) ist,
R&sub1; und R&sub2; unabhängig voneinander Wasserstoff, einen Alkylrest mit 1 bis
6 Kohlenstoffatomen oder eine Phenylgruppe bedeuten, k und k'
unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 2 bis 10 sind; m und m' unabhängig
voneinander 0 oder 1 sind, Ar&sub1;, Ar&sub2; und Ar&sub3; unabhängig voneinander eine
1,4-Phenylengruppe, eine 1,4-Cyclohexylengruppe, eine Pyridin-2,5-
diylgruppe oder eine Pyrimidin-2,5-diylgruppe sind, L' -CH&sub2;-O-, -O-CH&sub2;-,
-COO-, -OCO-, -CH&sub2;-CH&sub2;-, -CH=N-, -N=CH- oder eine zweiwertige
Gruppe der Formel
bedeuten, p' unabhängig 0 oder 1 ist; R für eine optisch aktive Gruppe
steht und R' Wasserstoff oder ein Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen
ist.
2. Optisch anisotroper Film, umfassend eine Flüssigkristallzusammensetzung
mit verdrillter nematischer Ausrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die
Helixachse der verdrillten nematischen Ausrichtung im wesentlichen
parallel zu der normal zur Filmebene verlaufenden Richtung ist, die
Flüssigkristallzusammensetzung eine cholesterische Phase aufweist und
mindestens ein Flüssigkristalloligomer, das aus den Flüssigkristalloligomeren (A)
gemäß Anspruch 1 ausgewählt ist und mindestens eine Verbindung mit
niedrigem Molekulargewicht, die eine polymerisierbare Gruppe aufweist,
enthält und die endständige Gruppe der wiederkehrenden Einheit (II) des
Flüssigkristalloligomeren (A) und /oder die Verbindung mit niedrigem
Molekulargewicht, die eine polymerisierbare Gruppe aufweist,
polymerisiert werden.
3. Optisch anisotroper Film nach Anspruch 1 oder 2, in dem der
Verdrillungswinkel der verdrillten nematischen Ausrichtung der
Flüssigkristallzusammensetzung, die eine cholesterische Phase aufweist, in den Bereich
von 70 bis 300º fällt und die Flüssigkristallzusammensetzung eine
cholesterische Phase mit einem Gangabstand der Helix von 0,2 bis 50 um
aufweist.
4. Optisch anisotroper Film, der eine Flüssigkristallzusammensetzung mit
verdrillter nematischer Ausrichtung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass
die Helixachse der verdrillten nematischen Ausrichtung im wesentlichen
parallel zu der normal zur Filmebene verlaufenden Richtung ist und die
Flüssigkristallzusammensetzung eine cholesterische Phase aufweist und
mindestens ein Flüssigkristalloligomer, das aus den
Flüssigkristalloligomeren (A) gemäß Anspruch 1 ausgewählt ist, und mindestens ein
Flüssigkristalloligomer, das aus den von (A) verschiedenen
Flüssigkristalloligomeren (B) ausgewählt ist, enthält, wobei die Flüssigkristalloligomere
(B) aus den linearen oder cyclischen Flüssigkristalloligomeren mit den
folgenden wiederkehrenden Einheiten (V) und (VI) als strukturelle
Einheiten ausgewählt werden, wobei dann, wenn die Anzahl der
wiederkehrenden Einheiten (V) und (VI) in einem Molekül des
Flüssigkristalloligomeren (B) n" bzw. n" sein soll, n" und n''' jeweils unabhängig voneinander
eine ganze Zahl von 0 bis 20 sind und durch das Verhältnis 4 ≤ n" + n''' ≤
21 definiert sind und die endständige Gruppe der wiederkehrenden Einheit
(II) des Flüssigkristalloligomeren (A) und/oder die endständige Gruppe der
wiederkehrenden Einheit (VI) des Flüssigkristalloligomeren (B)
polymerisiert werden:
wobei A, R&sub1;, R&sub2;, k', m', p', L', Ar&sub2;, Ar&sub3; und R' die gleiche Definition
haben wie vorstehend, k" eine ganze Zahl von 2 bis 10 ist; m" 0 oder 1 ist,
Ar&sub4; und Ar&sub5; unabhängig voneinander eine 1,4-Phenylengruppe, eine 1,4-
Cyclohexylengruppe, eine Pyridin-2,5-diylgruppe oder eine Pyrimidin-2,5-
diylgruppe sind, L"-CH&sub2;-O-, -O-CH&sub2;-, -COO-, -OCO-, -CH&sub2;-CH&sub2;-,
-CH=N-, -N=CH- oder eine zweiwertige Gruppe der Formel
bedeuten, p" 0 oder 1 ist; und R" für ein Halogen, eine Cyanogruppe, einen
C&sub1;-C&sub1;&sub0;-Alkylrest, einen C&sub1;-C&sub1;&sub0;-Alkoxylrest, einen C&sub6;-C&sub1;&sub0;-Arylrest oder
eine Benzoyloxygruppe mit einem C&sub1;-C&sub1;&sub0;-Alkylrest oder einem C&sub1;-C&sub1;&sub0;-
Alkoxylrest steht.
5. Optisch anisotroper Film, umfassend eine Flüssigkristallzusammensetzung
mit verdrillter nematischer Ausrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die
Helixachse der verdrillten nematischen Ausrichtung im wesentlichen
parallel zu der normal zur Filmebene verlaufenden Richtung ist; die
Flüssigkristallzusammensetzung eine cholesterische Phase aufweist und
mindestens ein Flüssigkristalloligomer, das aus den Flüssigkristalloligomeren (A)
gemäß Anspruch 1 ausgewählt ist, mindestens ein aus den
Flüssigkristalloligomeren (B) gemäß Anspruch 4 ausgewähltes Flüssigkristalloligomer
und mindestens eine Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht, die
eine polymerisierbare Gruppe aufweist, enthält und die endständige Gruppe
der wiederkehrenden Einheit (II) des Flüssigkristalloligomeren (A)
und/oder die endständige Gruppe der wiederkehrenden Einheit (VI) des
Flüssigkristalloligomeren (B) und/oder die Verbindung mit niedrigem
Molekulargewicht, die eine polymerisierbare Gruppe aufweist,
polymerisiert werden.
6. Optisch anisotroper Film nach Anspruch 4 oder 5, in dem der
Verdrillungswinkel der verdrillten nematischen Ausrichtung der
Flüssigkristallzusammensetzung, die eine cholesterische Phase aufweist, in den Bereich
von 70 bis 300º fällt und der Gangabstand der Helix der
Flüssigkristallzusammensetzung 0,2 bis 50 um beträgt.
7. Optisch anisotroper Film nach einem der Ansprüche 1 bis 6, in dem die
eine cholesterische Phase aufweisende Flüssigkristallzusammensetzung
durch die Tatsache definiert wird, dass dann, wenn die Dicke des optisch
anisotropen Films durch d (um) und der Helixgangabstand der
cholesterischen Phase durch P (um) ausgedrückt wird, folgendes gilt: d ≥ 3 · P und
P ≤ 0,3 um oder P ≥ 0,8 um.
8. Optisch anisotroper Film nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend ein
Flüssigkristalloligomer, in dem R durch die folgende Formel (VII) oder
(VIII) dargestellt wird
wobei R&sub3; für -H oder die folgende Formel (IX) steht:
wobei R&sub4; für -H oder eine Methylgruppe steht und R&sub5; für -H oder R&sub6; steht,
wobei R&sub6; ein linearer oder verzweigter C&sub1;-C&sub2;&sub0;-Alkylrest oder eine lineare
oder verzweigte C&sub1;-C&sub2;&sub0;-Alkoxycarbonylgruppe ist, wobei sie dann, wenn
sie verzweigt ist, asymmetrischen Kohlenstoff aufweisen kann.
9. Verfahren zur Herstellung eines optisch anisotropen Films, bei dem man
einen Film aus einer Flüssigkristallzusammensetzung gemäß Anspruch 1
bis 8 bildet, den Film so wärmebehandelt, dass die Helixachse der
verdrillten nematischen Ausrichtung im Wesentlichen parallel zur normal zur
Filmebene liegenden Richtung liegt und dann die polymerisierbare Gruppe
der Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht und/oder die
polymerisierbare Gruppe des Flüssigkristalloligomeren (A) und/oder die
polymerisierbare Gruppe des Flüssigkristalloligomeren (B) polymerisiert.
10. Laminat aus einem optisch anisotropen Film nach einem der Ansprüche 1
bis 8 und ein transparentes oder halbtransparentes Substrat mit einer
Ausrichtungsschicht auf seiner Oberfläche.
11. Laminat nach Anspruch 10, in dem das Substrat eine Glasplatte oder ein
Polymerflim ist.
12. Laminat nach Anspruch 10, dessen sichtbarer Brechungsindex folgender
Formel (1) genügt:
nX ≥ nY > nZ (I)
wobei nX und nY der Maximalwert bzw. der Minimalwert des
Brechungsindex des Laminats in der Ebene sind und nZ der Brechungsindex in der
Richtung der Dicke des Laminats ist.
13. Flüssigkristallanzeigevorrichtung, umfassend eine Flüssigkristallzelle, die
eine zwischen einem mit Elektroden versehenen Paar Substraten gehaltene
Flüssigkristallschicht umfasst, wobei die Flüssigkristallschicht positive
dielektrische Anisotropie aufweist und im wesentlichen horizontal
orientiert ist mit einer Helixachse, die vertikal zum Substrat ausgerichtet ist,
wenn keine elektrische Spannung aufgebracht wird, mindestens einen
polarisierenden Film, der entweder auf der oberen oder unteren äußeren Seite
oder beiden äußeren Seiten der Flüssigkristallzelle angeordnet ist, und
einen optisch anisotropen Film nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder ein
Laminat aus einem optisch anisotropen Film und einem Substrat nach
einem der Ansprüche 10 bis 12, der bzw. das zwischen der
Flüssigkristallzelle und dem polarisierenden Film angeordnet ist.
14. Flüssigkristallanzeigevorrichtung, umfassend eine Flüssigkristallzelle, die
eine zwischen einem mit Elektroden versehenen Paar Substraten gehaltene
Flüssigkristallschicht umfasst, wobei die Flüssigkristallschicht positive
dielektrische Anisotropie aufweist und im wesentlichen horizontal zu den
Substraten orientiert ist, wenn keine elektrische Spannung aufgebracht
wird, mindestens einen polarisierenden Film, der entweder auf der oberen
oder unteren äußeren Seite oder beiden äußeren Seiten der
Flüssigkristallzelle angeordnet ist, und einen optisch anisotropen Film nach einem der
Ansprüche 7 oder 8 oder ein Laminat nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
das zwischen der Flüssigkristallzelle und dem polarisierenden Film
angeordnet ist.
15. Flüssigkristallanzeigevorrichtung, umfassend eine Flüssigkristallzelle, die
eine zwischen einem mit Elektroden versehenen Paar Substraten gehaltene
Flüssigkristallschicht umfasst, wobei die Flüssigkristallschicht negative
dielektrische Anisotropie aufweist und im wesentlichen vertikal zum
Substrat orientiert ist, wenn keine elektrische Spannung aufgebracht wird,
einen polarisierenden Film, der außerhalb der Flüssigkristallzelle angeordnet
ist, und einen optisch anisotropen Film nach einem der Ansprüche 7 oder 8
oder ein Laminat nach einem der Ansprüche 10 bis 12, der bzw. das
zwischen der Flüssigkristallzelle und dem polarisierenden Film angeordnet ist.
16. Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 13, in der die
Flüssigkristallzelle eine TN-Zelle mit verdrillter Orientierung ist, wobei der
optisch anisotrope Film mindestens eine aus den Komponenten der
Ansprüche 1 bis 8 ausgewählte Komponente und das Laminat mindestens eine aus
den Komponenten der Ansprüche 10 bis 12 ausgewählte Komponente ist.
17. Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 13, in der die
Flüssigkristallzelle eine STN-Zelle mit verdrillter Orientierung ist, wobei der
optisch anisotrope Film mindestens eine aus den Komponenten der
Ansprüche 3, 6 und 8 ausgewählte Komponente und das Laminat mindestens eine
aus den Komponenten der Ansprüche 10 bis 12 ausgewählte Komponente
ist.
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