DE69937429T2

DE69937429T2 - Verfahren zur Herstellung eines optischen Verzögerungsfilms

Info

Publication number: DE69937429T2
Application number: DE69937429T
Authority: DE
Inventors: Keith Worsley Hanrahan; John Tarporley Scott; Mark Dr. Lower Parkstone Goulding; Mark Andrew Blandford Forum Verrall; David Dr. Merley Wimborne Coates; Nicolas Exeter Sharples; Jun Nakanowatatri
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 1998-07-31
Filing date: 1999-07-22
Publication date: 2008-08-21
Anticipated expiration: 2019-07-23
Also published as: US6262788B1; KR20000012120A; DE69937429D1; JP2000098134A

Description

Gegenstand der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Verzögerungsfolie nach Anspruch 1.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Reiben eines Substrates zum Ausrichten von Flüssigkristall- oder mesogenem Material, das im oben genannten Verfahren verwendet werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt das Reibungsverfahren und die Reibungsvorrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wobei 1A die Aufsicht und 1B die Seitenansicht für einen Reibungswinkel von 0 Grad zeigt.
2 zeigt das Reibungsverfahren und die Reibungsvorrichtung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in der Seitenansicht für einen Reibungswinkel von 0 Grad.
3 ist eine Aufsicht des Reibungsverfahrens und der Reibungsvorrichtung gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
4 ist eine Aufsicht des Reibungsverfahrens und der Reibungsvorrichtung gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
5 veranschaulicht die Berechnung des effektiven Reibungswinkels bei einem erfindungsgemäßen Reibungsverfahren.
6 zeigt das Reibungsverfahren und die Reibungsvorrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in der Seitenansicht für einen Reibungswinkel von 0 Grad.
Die 7 und 8 zeigen die Orientierung der optischen Achse in optischen Verzögerungsfolien, die durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellt werden.
In den vorstehenden Figuren stehen identische Kennzahlen für die gleichen Einzelheiten oder Einzelheiten mit der gleichen Funktion.
Hintergrund und Stand der Technik
Optischen Verzögerungsfolien, die anisotropes Polymermaterial mit gleichmäßiger Orientierung – wie zum Beispiel ein orientiertes Flüssigkristallpolymer – enthalten, können als Kompensationsfolien für Flüssigkristallanzeigen verwendet werden, so dass sie eine Verschlechterung der optischen Eigenschaften der Anzeige bei großen Betrachtwinkeln, wie eine Farbverschiebung oder eine Abnahme des Kontrastverhältnisses, ausgleichen. Sie können zum Beispiel auch als λ/4-Verzögerungsfolien (quarter wave retardation films, QWF) verwendet werden, um zirkular polarisiertes Licht in linear oder elliptisch polarisiertes Licht umzuwandeln oder umgekehrt.
Die gleichmäßige Orientierung eines Flüssigkristallmaterials wird gewöhnlich durch Aufbringen des Materials auf ein Substrat erzielt, das mit einer Orientierungsschicht bedeckt ist und dessen Oberfläche zusätzlich in einer Richtung gerieben worden sein kann. Das Oberflächenmaterial und das Reiben der Oberfläche induzieren eine spontane gleichmäßige Orientierung des Flüssigkristallmaterials. Je nach dem Typ des Materials der Orientierungsschicht können verschiedene Orientierungen erzielt werden.
Einen Überblick über Techniken und Materialien zum Ausrichten von Flüssigkristallen geben z. B. J. Cognard, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 78, Supplement 1, 1–77 (1981) und J. A. Castellano, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 94, 33–41 (1983).
Der Stand der Technik stellt ferner verschiedene Verfahren zum Reiben eines Substrates bereit. Zum Beispiel kann das Reiben mithilfe einer Reibungswalze durchgeführt werden.
Es ist ebenfalls möglich, eine Orientierung eines Flüssigkristallmaterials unter Verwendung eines Substrates, dessen Oberfläche direkt gerieben wurde, d. h. ohne eine Orientierungsschicht aufzubringen, zu induzieren. Die internationale Anmeldung WO 98/04651-A offenbart zum Beispiel eine optische Verzögerungsfolie, die als QWF in einer Anzeige verwendet werden kann und eine Schicht von polymerisiertem mesogenem Material mit gleichmäßiger planarer Orientierung, d. h. mit seiner optischen Hauptachse im Wesentlichen parallel zur Folienebene orientiert, enthält. Die WO 98/04651-A offenbart weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer solchen optischen Verzögerungsfolie, gemäß dem ein polymerisierbares mesogenes Material auf ein Substrat aufgebracht wird, das direkt gerieben wurde und eine planare Orientierung des mesogenen Materials bewirkt, gefolgt von Härten des polymerisierbaren Materials, z. B. durch Bestrahlung mit Wärme oder UV-Strahlung.
Die WO 98/12584-A offenbart eine optische Kompensationsfolie für eine Anzeige und ein Verfahren zu ihrer Herstellung, wobei die Kompensationsfolie eine Schicht von polymerisiertem mesogenem Material mit schräger Orientierung enthält, d. h. dessen optische Hauptachse in einem Winkel zur Normalen der Folie gekippt ist, wobei der Neigungswinkel in vertikaler Richtung zur Folienebene variiert. Das in WO 98/12584-A beschriebene Verfahren zur Herstellung der Kompensationsfolie impliziert ferner die Verwendung eines Substrates, dessen Oberfläche direkt gerieben wurde, um Orientierung des mesogenen Materials zu induzieren oder zu verbessern.
Es gibt auch Anwendungen, wie zum Beispiel Flüssigkristallanzeigen des TN-(verdrillt nematischen) oder STN-(super-verdrillt nematischen)Typs, in denen eine optische Verzögerungsfolie mit planarer Orientierung, wie in der WO 98/04651-A beschrieben, vorzugsweise im Verbindung mit einem linearen Polarisator verwendet wird, wobei die optische Verzögerungsfolie und der lineare Polarisator derart platziert sind, dass ihre optischen Hauptachsen in zueinander parallelen Ebenen liegen und relativ zueinander in einem Winkel geneigt sind.
Zu diesem Zweck kann z. B. eine lange Rolle einer Verzögerungsfolie mit planarer Orientierung, wie in der WO 98/04651-A beschrieben, hergestellt werden. Die Verzögerungsfolie wird dann in einem Winkel in kleine Blätter geschnitten und an den linearen Polarisator laminiert, wobei der Schneidewinkel zu dem oben genannten Neigungswinkel der optischen Achsen des Polarisators und der Verzögerungsfolie identisch ist.
Ein weniger Zeit und Material verbrauchendes Verfahren wäre die Herstellung einer langem Rolle einer Verzögerungsfolie mit planarer Orientierung, wobei die optische Achse bereits den gewünschten Neigungswinkel in Bezug auf die Folienlänge aufweist. Diese Verzögerungsfolie könnte dann direkt Rolle auf Rolle an den linearen Polarisator laminiert werden, und danach könnten die laminierten Folien in Blätter der gewünschten Größe geschnitten werden.
Somit ist es wünschenswert, ein Verfahren zur Verfügung zu haben, das die Massenproduktion optischer Verzögerungsfolien, wie zum Beispiel langer Folienrollen, mit variabler optischer Symmetrie, insbesondere mit planarer, geneigter, gekippter oder abgeschrägter Orientierung, wie oben beschrieben, gestattet. Das Verfahren sollte vorzugsweise die Schritte des Reibens eines langen Foliensubstrates und des Herstellens der optischen Folie auf dem geriebenen Substrat in einem einzelnen, kontinuierlichen Verfahren enthälten.
In dieser gesamten Anmeldung werden die Begriffe "optische Achse" oder "optische Hauptachse" zur Beschreibung der optischen Symmetrie von mesogenen oder flüssigkristallinen Materialien und optischen Verzögerungsfolien, die sie enthälten, verwendet. Konventionsgemäß ist in einem optisch einachsigen, positiv nematischen Flüssigkristallmaterial mit kalamitischen (stäbchenförmigen) Molekülen und gleichmäßiger Molekülorientierung die optische Hauptachse durch die durchschnittliche bevorzugte Orientierungsrichtung der langen Achsen der Flüssigkristallmoleküle gegeben, wohingegen im Fall eines optisch einachsigen, negativ nematischen Flüssigkristallmaterials die optische Hauptachse durch die Orientierungsrichtung einer der kurzen Achsen der Flüssigkristallmoleküle gegeben ist.
Im Vorstehenden und im Folgenden wird die Erfindung der Einfachheit halber beispielhaft für mesogene oder flüssigkristalline Materialien beschrieben, die kalamitisch und optisch einachsig positiv sind, wenn nicht anders angegeben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf solche Materialien beschränkt. Es ist z. B. auch möglich, Flüssigkristallmaterialien zu verwenden, die optisch einachsig negativ oder biaxial sind oder z. B. diskotische (scheibenförmige) Moleküle alternativ oder zusätzlich zu den kalamitischen Molekülen enthälten. Die vorstehend und nachstehend gemachten Anmerkungen über die optische Symmetrie, ihre Beziehung zur Molekülorientierung und ihre Abhängigkeit von spezifischen Parametern des erfinderischen Verfahrens gelten analog auch für diese Materialien.
Eine Verzögerungsfolie mit planarer Orientierung und einer optischen Achse, die zur Folienlänge und -breite geneigt ist, kann zum Beispiel durch Aufbringen eines Flüssigkristallmaterials auf ein Foliensubstrat hergestellt werden, das in einem von 0 Grad verschiedenen Winkel zu seiner langen Seite gerieben wurde. Dieses Verfahren wird allgemein auch als Off-Axis-Reibung bezeichnet und ist im Stand der Technik weithin bekannt. Dadurch ist es möglich, eine Orientierung der Flüssigkristallmoleküle zu erzielen, in der sie mit ihren langen Molekülachsen in einem Winkel zur langen Seite der Folie geneigt sind, wobei der Neigungswinkel der Flüssigkristallmoleküle und der Winkel, in dem das Substrat gerieben worden ist, ungefähr dieselben sind.
Ein typisches Off-Axis-Reibungsverfahren wird durchgeführt, indem man ein Substrat über eine sich drehende Reibungswalze bewegt, wobei die Rotationsachse der Reibungswalze in einem Winkel, dem so genannten Reibungswinkel, zur Bewegungsrichtung des Substrates geneigt ist. Durch Variieren der Reibungswinkels ist es möglich, die Orientierung des Flüssigkristallmaterials zu ändern, das auf das Substrat aufgebracht wurde.
Die Off-Axis-Reibung eines Substrates zum Ausrichten von Flüssigkristallmaterialien mithilfe einer Reibungswalze ist zum Beispiel in den Patentanmeldungen JP 06-110059-A , JP 07-191322-A und JP 08-160429-A beschrieben.
Die Off-Axis-Reibungsverfahren, wie sie im Stand der Technik beschrieben sind, bergen jedoch mehrere Nachteile. Weil man eine Reibungskraft in einer schrägen Richtung zu dem sich bewegenden Substrat ausübt, treten deshalb oft eine unerwünschte seitliche Verschiebung und eine Reibkraft auf das Substrat auf, die sogar zur Bildung von Falten in dem Foliensubstrat führen können. Dieses beeinträchtigt die Qualität und Gleichmäßigkeit der Orientierung des Flüssigkristallmaterials, das auf das Substrat aufgebracht werden soll.
Die Verfahren, wie in den oben genannten Dokumenten des Standes der Technik beschrieben, erfordern außerdem das Aufbringen einer Orientierungsschicht, wie Polyimid, andere organische Polymermaterialien oder verdampftes SiO, auf das Substrat, bevor es mit dem Flüssigkristallmaterial beschichtet wird. Andererseits geben diese Dokumente keinen Hinweis auf ein Verfahren zum Erzielen einer gleichmäßigen Orientierung durch direktes Reiben des Foliensubstrates.
US 5,853,801 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Kompensators durch Aufbringen einer Schicht aus diskotischem Flüssigkristall auf ein geriebenes Substrat, offenbart aber keine Off-Axis-Reibung.
Somit besteht immer noch ein Bedarf an einem Verfahren zur Off-Axis-Reibung eines Substrates, das zur Orientierung eines Flüssigkristallmaterials verwendet werden kann, wobei dieses Verfahren eine direkte und einfache Steuerung der Verfahrensparameter, wie des Reibungswinkels und der Reibungslänge, gestattet und die Nachteile bekannter Verfahren, wie oben erwähnt, vermeidet.
Außerdem besteht ein Bedarf an einem Verfahren zur Herstellung einer qualitativ hochwertigen optischen Verzögerungsfolie, die ein Flüssigkristallmaterial mit gleichmäßiger Orientierung enthält, in einfacher Weise, wobei dieses Verfahren auch zur Massenproduktion geeignet ist und es gestattet, Verzögerungsfolien mit unterschiedlichen Arten der optischen Geometrie, insbesondere mit planarer, gekippter und schräger Orientierung, herzustellen, und wobei eine einfache und direkte Steuerung der Orientierung der Flüssigkristallmoleküle, insbesondere des Neigungswinkels ihrer langen Molekülachse, möglich ist.
Eines der Ziele der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Off-Axis-Reibung eines Substrates bereitzustellen, das für die vorstehend genannten Zwecke eingesetzt werden kann. Ein anderes Ziel ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Verzögerungsfolie bereitzustellen, das die oben genannten Anforderungen erfüllt. Weitere Ziele der vorliegenden Erfindung ergeben sich für den Fachmann unmittelbar aus der folgenden eingehenden Beschreibung.
Es wurde gefunden, dass diese Ziele mit einem Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen optischen Verzögerungsfolie erzielt werden können.
Eingehende Beschreibung der Erfindung
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Verzögerungsfolie, die mindestens eine Schicht eines anisotropen Polymermaterials enthält, gemäß Anspruch 1.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reiben eines Substrates zur Orientierung von Flüssigkristallmaterial, das auf das Substrat aufgebracht wurde. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung, die für das erfinderische Reibungsverfahren verwendet wird.
1 veranschaulicht beispielhaft ein Verfahren zum Reiben eines Substrates mit einer Reibungswalze gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wobei 1A die Aufsicht und 1B den Querschnitt für einen Reibungswinkel von 0 Grad zeigt.
Bei dieser bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Reiben durch kontinuierliches Bewegen des Substrates 10 in der Richtung 13; 13* zwischen mindestens zwei Walzen 11 und 12, von denen mindestens eine Walze eine Reibungsbehandlung auf das Substrat ausübt, wobei

a) sich die mindestens zwei Walzen 11 und 12 auf gegenüberliegenden Seiten des Substrates 10 befinden,
b) sich die mindestens zwei Walzen 11 und 12 gegen die Bewegungsrichtung 13; 13* des Substrates 10 drehen;
c) die mindestens zwei Walzen 11 und 12 derart angeordnet sind, dass ihre Rotationsachsen 14,15 und die Normale zur Bewegungsrichtung 13 des Substrates einen Winkel θ (Reibungswinkel, siehe 1A) bilden, der im Bereich von 0 bis weniger als 90 Grad variiert werden kann,
d) mindestens eine der mindestens zwei Walzen 11 und 12, z. B. die Walze 11, die auf das Substrat 10 eine Reibungsbehandlung ausübt, derart angeordnet ist, dass das Substrat zumindest partiell um die Walze in einem Wicklungswinkel ϕ gewickelt ist, der im Bereich von 0 bis mindestens 270 Grad variiert werden kann, wobei der Wicklungswinkel ϕ definiert ist als der Winkel des kreisförmigen Segmentes des Querschnittes der Walze, die mit dem sich bewegenden Substrat 10 in Kontakt ist (siehe 1B).

Bei dem erfinderischen Reibungsverfahren, wie in 1A und 1B dargestellt, sind die Rotationsachsen 14; 15 der Walzen 11; 12 parallel zueinander und parallel zu den dargestellten Substratebenen. Die Bewegungsrichtungen des Substrates vor 13 und nach 13*, die mit den Walzen 11; 12 in Kontakt stehen, sind folglich ebenfalls im Wesentlichen parallel zueinander.
Der Begriff "kontinuierliches Bewegen" bedeutet, dass das Substrat sich während des Reibungsverfahrens, vorzugsweise mit konstanter Geschwindigkeit, ständig, d. h. ohne angehalten zu werden, in eine Richtung bewegt. Das Substrat kann durch die Reibungs- und die Kompensationswalze 11; 12 zum Beispiel durch eine Aufspulwalze gezogen werden, die sich stromabwärts der Walzen 11; 12 befindet und durch einen Motor mit konstanter Drehzahl (in 1 nicht gezeigt) betrieben wird. Die Bewegungsgeschwindigkeit und die Spannung des Substrates können folglich durch die Rotationsgeschwindigkeit der Aufspulwalze gesteuert werden.
Wenn der Reibungswinkel θ beim erfinderischen Verfahren geändert wird, so dass er von 0 Grad verschieden ist, muss die seitliche Position der Aufspulwalze folglich derart eingestellt werden, dass sie die Veränderung der Substratposition gestattet (wie durch die unterschiedlichen seitlichen Positionen der Pfeile 13 und 13* in 1A angedeutet). Somit ist in diesem Fall die Aufspulwalze nicht genau in einer Linie mit der Rolle, von der das Substrat abgewickelt wird.
Gegebenenfalls können weitere Walzen zur Steuerung von Bewegungsrichtung, Geschwindigkeit und Spannung des Substrates verwendet werden. So wird das sich bewegende Substrat vor und nach dem Kontakt mit der Reibungswalze 11 und der Kompensationswalze 12 vorzugsweise durch weitere Führungswalzen 16 und 17 in seiner Bewegungsrichtung 13; 13* gehalten.
Bei dem erfinderischen Reibungsverfahren, wie vorstehend und nachstehend beschrieben, trägt mindestens eine der Reibungswalzen zur Reibung bei, die für das Ausrichten des Flüssigkristallmaterials erforderlich ist, wohingegen mindestens eine andere der Reibungswalzen eine Gegenwalze ist, die das Verschieben des Substrates verhindert.
In diesem Zusammenhang bezeichnet der Begriff "Reibungswalze" eine Walze, die sich auf der Seite des Substrates befindet, die anschließend mit dem Flüssigkristallmaterial beschichtet wird, während der Begriff "Kompensationswalze" für eine Gegenwalze verwendet wird, die auf der gegenüberliegenden Seite des Substrates gelegen ist. Die Begriffe "Reibungswinkel", "Reibungslänge", "Wicklungswinkel" usw., wie im Vorstehenden und im Folgenden verwendet, beziehen sich die auf die Reibungswalzen.
Der Einfachheit halber wird in der folgenden Erläuterung des erfinderischen Verfahrens, das auch durch die 1 bis 4 veranschaulicht wird, die Walze 11 als die "Reibungswalze" bezeichnet, während die Walze 12 als die "Kompensationswalze" bezeichnet wird. Es soll jedoch darauf hingewiesen werden, dass die beiden Walzen 11 und 12 hinsichtlich ihrer Funktion auch miteinander austauschbar sind, z. B. durch Umkehren der Bewegungs richtung des Substrates oder durch Verwenden der gegenüberliegenden Seite des Substrates für die Beschichtung mit IC-Material.
Das erfinderische Reibungsverfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Reibungswinkel, der als der Winkel zwischen der Rotationsachse der Reibungswalze 11 und der Normalen zur Richtung des sich bewegenden Substrates 13; 13* definiert ist, von 0 bis weniger als 90 Grad verändert werden kann. Dies kann zum Beispiel durch Drehen der Reibungswalze 11 um die Mitte ihrer Rotationsachse 14 in einer Ebene parallel zur Ebene des Substrates 10 leicht erzielt werden.
Das erfinderische Verfahren ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat zumindest teilweise um die Reibungswalze und vorzugsweise auch um die Kompensationswalze gewickelt ist. Der Begriff "zumindest teilweise um eine Walze gewickelt" bedeutet hier, dass das Substrat über die Walze derart bewegt wird, dass ein definierter Oberflächenbereich des Substrates mit der Walze in Kontakt ist.
Das Ausmaß, in dem das Substrat um die Reibungswalze gewickelt wird, wird durch den Wicklungswinkel ϕ gegeben. Dieses ist in 1B beispielhaft veranschaulicht, wobei der Wicklungswinkel ϕ der Winkel ist, der durch die beiden Radien an den tangentialen Positionen 18 und 19 gebildet wird, zwischen denen die Reibungswalze 11 in Kontakt mit dem Substrat 10 ist.
Ein Wicklungswinkel von 0 Grad bedeutet zum Beispiel, dass das Substrat 10 über die Reibungswalze 11 bewegt wird, ohne seine Richtung zu ändern, während zum Beispiel ein Wicklungswinkel von 180 Grad bedeutet, dass das Substrat eine Kehrtwendung durchführt, während es über die Reibungswalze 11 bewegt wird.
Bei der ersten bevorzugten Ausführungsform, wie in 1B gezeigt, kann der Wicklungswinkel ϕ und damit die Reibungslänge zum Beispiel durch eine translationale Verschiebung der Rotationsachse 14 der Reibungswalze 11 und/oder der Rotationsachse 15 der Kompensationswalze 12 in vertikaler 20 und/oder horizontaler Richtung 21 leicht verändert werden, wie durch die jeweiligen Pfeile dargestellt ist.
2 zeigt ein Reibungsverfahren gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wobei die Rotationsachsen 14; 15 der zwei Walzen 11; 12 durch mindestens ein verbindendes Element 22 unter Bildung einer Einheit verbunden werden. So kann der Wicklungswinkel ϕ und dadurch die Reibungslänge durch Drehen der verbundenen Walzen 11 und 12 um eine Achse 23 parallel zu ihren Rotationsachsen 14; 15 leicht verändert werden.
Bei dieser bevorzugten Ausführungsform sind die Durchmesser die Walzen 11 und 12 besonders bevorzugt identisch, und die Achse 23 befindet sich in der Mitte zwischen den beiden Rotationsachsen 14 und 15, wie in 2 dargestellt.
Weiterhin bevorzugt liegt die Achse 23 in der Ebene 24 der tangentialen Geraden, an denen das Substrat auf die Führungswalze 16 trifft und an denen das Substrat die Führungswalze 17 verlässt.
3 zeigt eine Vorrichtung zum Reiben eines Substrates gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Darin bilden die Reibungswalze 11 und die Kompensationswalze 12 eine drehbare Einheit 25, die ferner eine Antriebsvorrichtung 26 enthält, die eine oder mehrere Motoren und gegebenenfalls Getriebe enthält, die den Walzen 11; 12 eine Rotationsgeschwindigkeit mit dem gleichen Absolutwert und der entgegen gesetzten Richtung verleihen. Darin ist Einheit 25 um zwei Achsen 27 und 28 drehbar.
Bei der in 3 gezeigten Vorrichtung kann der Reibungswinkel θ leicht verändert werden, indem die Einheit 25 im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn in die durch den Pfeil 29 dargestellten Richtungen um die Achse 27 gedreht werden, die senkrecht zu der Ebene ist, die durch die Walzen 16 und 17 definiert wird, wohingegen der Wicklungswinkel ϕ durch Drehen der Einheit um die Achse 28 verändert werden kann, die zu den Rotationsachsen 14; 15 der Walzen 11; 12 parallel ist.
4 zeigt eine Vorrichtung zum Reiben eines Substrates gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die eine Einheit 25 mit einer Reibungswalze 11 und einer Kompensationswalze 12, eine Antriebsvorrichtung 26 mit einem oder mehreren Motoren und gegebenenfalls Getrieben zum Drehen der Walzen und zudem zwei Vakuumbetten 30 und 31 enthält, über die Substrat bewegt wird, bevor und nachdem es gerieben wird.
Die Vakuumbetten dienen als Träger für das sich bewegende Substrat 10, der das Substrat in seiner Bewegungsrichtung 13; 13* stabilisiert und zusätzlich zur Kompensationswalze eine mögliche seitliche Verschiebung des Substrates 10 aus seiner Bewegungsrichtung 13; 13* unterdrückt oder, im Idealfall, verhindert, die letztlich zum Beispiel durch einen Unterschied in der Reibung der sich bewegenden Walzen 11; 12 auf dem Substrat, z. B. aufgrund eines Geschwindigkeitsunterschiedes zwischen den Walzen, verursacht werden kann.
Vakuumbetten werden im Stand der Technik z. B. dazu verwendet, ein Film- oder Schichtsubstrat an einem festen Platz oder in einer festen Bewegungsrichtung zu halten, und sind dem Fachmann bekannt. Bei einer üblichen Ausführungsform bestehen sie aus einem Metallkasten mit einer Deckplatte mit einer Mehrzahl Löchern, auf die das Substrat platziert wird oder über die das Substrat bewegt wird, und einer Vorrichtung zur Verringerung des Drucks innerhalb des Kastens. (Diese Drucksenkung wird im Allgemeinen auch als "Anlegen eines Vakuums" bezeichnet).
Wenn ein Vakuum angelegt wird, wird Luft durch den Umgebungsdruck durch die Löcher in den Kasten gepresst, und die so verursachte Reibkraft zwischen dem Substrat und der sich bewegenden Luft bewirkt, dass das Substrat über die Deckplatte gezogen und so ohne eine nennenswerte seitliche Verschiebung in seiner Bewegungsrichtung gehalten wird.
In einigen Fällen, insbesondere im Fall kurzer Reibungslängen, kann eine sorgfältig eingestellte Getriebeübersetzung der Walzen durch einen Motor bereits ausreichend sein, um einen möglichen Unterschied in der Geschwindigkeit und/oder Reibkraft zwischen den Walzen zu unterdrücken und somit eine seitliche Verschiebung des Substrates zu verhindern, so dass Vakuumbetten nicht notwendigerweise in allen Fällen und unter allen Bedingungen erforderlich sind.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird nur ein Vakuumbett verwendet, über welches das Substrat bewegt wird, entweder bevor es gerieben wird (Bett 30) oder nachdem es gerieben wurde (Bett 31).
Die Reibungswalze 11 und gegebenenfalls auch die Kompensationswalze 12 sind vorzugsweise mit einem Reibtuch abgedeckt. Wie oben erwähnt, trägt jedoch gewöhnlich nur die Reibungswalze zur erforderlichen Reibung bei, während die Kompensationswalze eine Gegenwalze ist, die hauptsächlich dazu dient zu verhindern, dass das Substrat sich verschiebt.
Beim erfinderischen Reibungsverfahren sind vorzugsweise sowohl die Reibungswalze 11 als auch die Kompensationswalze 12 mit einem Reibtuch bedeckt. So reibt auch die Kompensationswalze das Substrat auf der gegenüberliegenden Seite, was wiederum sicherstellt, dass die Reibkraft auf beiden Seiten des Substrates gleich ist.
Falls beide Seiten des Substrates gerieben werden, kann jede Seite des Substrates zur Orientierung eines Flüssigkristallmaterials verwendet werden, das darauf aufgebracht wird. Wenn zum Beispiel bei dem Verfahren, wie in 1 dargestellt, beide Walzen 11 und 12 mit einem Reibtuch bedeckt sind, können so beide Seiten des Substrates 10, z. B. nacheinander, mit Flüssigkristallmaterial beschichtet werden. In diesem Fall wird die Führungsrolle 17 vorzugsweise weggelassen, um die Orientierungseigenschaften der Oberfläche des Substrates, die durch die Walze 12 gerieben wurde, nicht negativ zu beeinflussen.
Wie vorstehend erwähnt, verringert das Reibtuch zusätzlich zu seiner Funktion zum Reiben des Substrates auch die Reibkraft des um die Walze gewickelten Substrates. Das Reibtuch wird vorzugsweise derart gewählt, dass es im Idealfall einen Punktkontakt zum Substrat ergibt, wobei das Substrat auf den Punkten schwebt.
Der Begriff "Punktkontakt" hat in diesem Zusammenhang die folgende Bedeutung: Betrachtet man z. B. ein Samttuch, das als Reibtuch verwendet wird, so hat dieses einen Flor, d. h. viele Stränge aus Baumwolle mit gleichmäßiger Länge, die an einer Basis befestigt sind. Wenn das Foliensubstrat bei dem erfinderischen Reibungsverfahren mit diesen Strängen in Kontakt kommt, z. B. wenn der Abstand von der Basis des Samts zum Foliensubstrat auf einem Wert verringert wird, der kleiner ist als die Länge des Flors, wirkt jeder einzelne Strang in gleicher Weise auf die Folie ein. Die ideale Struktur in diesem Fall wäre, dass alle Stränge das Foliensubstrat leicht berühren und so einen Punktkontakt zum Substrat herstellen. In der Praxis tritt dies jedoch normalerweise aufgrund des Drucks, der auf die Basis ausgeübt wird, um sie gespannt zu halten, nicht auf.
Bei dem erfinderischen Reibungsverfahren gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform wird die Rotation der Walzen 11; 12 gestartet, bevor die Bewegung des Substrates 10 gestartet wird. Dadurch wird ein Luftkissen erzeugt und bewirkt, dass das Substrat oben auf dem Reibungstuch schwebt, was insbesondere die anfängliche Reibkraft auf das Substrat verringert, wenn es mit den Walzen in Kontakt tritt.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird Luft vom Inneren der Walzen 11; 12 her durch kleine Löcher in der Mantelfläche der Walzen gepumpt, um die Bildung eines Luftkissens, wie oben beschrieben, während des Beginns des Reibungsverfahrens zu unterstützen. Nachdem die Walzen gestartet sind, wird der Luftdruck gewöhnlich verringert, um die Steuerung des Schwebens des Substrates und dadurch die Steuerung der Reibkraft beim Reiben zu unterstützen.
Das oben genannte Verfahren zur Bildung eines Luftpolster ist besonders geeignet, wenn Foliensubstrate verwendet werden, die gegenüber Spannung und/oder Reibkraft empfindlich sind, und insbesondere, wenn große Wicklungswinkel angewendet werden.
Als Reibtuch können alle herkömmlichen Materialien verwendet werden. Z. B. kann Samt eines im Handel erhältlichen Standardtyps als Reibtuch verwendet werden.
Die Orientierungseigenschaften des Substrates für ein mesogenes oder ein Flüssigkristallmaterial, das auf das geriebene Substrat aufgebracht wird, können durch Einstellen der Verfahrenparameter des erfinderischen Reibungsverfahrens, wie des Reibungswinkels θ, des Wicklungswinkels ϕ, der Reibungslänge, des Reibungsdrucks, der Reibungstiefe, der Rotationsgeschwindigkeit und des Durchmessers der Reibungswalze und der Kompensationswalze sowie der Spannung auf das Substrat, gesteuert werden.
Die Beziehung zwischen einigen relevanten Parametern des erfinderischen Reibungsverfahrens wird in 5 schematisch dargestellt und nachstehend beispielhaft beschrieben.
In 5 bezeichnet v_l die Richtung und die konstante Geschwindigkeit eines sich bewegenden Substrates, R bezeichnet die Achse einer Reibungswalze, die sich in einem Reibungswinkel θ relativ zur Richtung p senkrecht zur Bewegungsrichtung des Substrates in der Ebene des Substrates befindet, wobei die Reibungswalze den Durchmesser d (nicht gezeigt) hat und mit konstantem v_rol rotiert, das in Umdrehungen pro Zeiteinheit angegeben wird (nicht gezeigt).
Die Reibungsgeschwindigkeit v_r kann aus dem Durchmesser d und v_rol der Reibungswalze gemäß der folgenden Gleichung berechnet werden Vr = π·d·vrol
Die Reibungsgeschwindigkeit v_r kann in eine Komponente c_∥ parallel und in eine Komponente c_⊥ senkrecht zur Substratrichtung v_l getrennt werden, wobei C∥ =vr·cos θ und c⊥ = vr·sin θ
Die beobachtete Komponente c_o der Reibungsgeschwindigkeit, die zur Substratrichtung parallel ist, ist dann gegeben als c_o = c_∥ – v_l, wobei die Werte c_o und c_∥ das entgegengesetzte Vorzeichen zu v_l haben, da die Reibungswalze gegen die Richtung des sich bewegenden Substrates rotiert.
Die Gesamt-Reibungsgeschwindigkeit V_t, der das Substrat genügt, wird dann gegeben durch vt = co 2 + c⊥ 2)1/2und der Winkel θ_eff der beobachteten Reibung relativ zur Substratrichtung wird gegeben durch θeff = arcsin(c⊥/vt).
Der Winkel θ_eff wird im Folgenden auch als effektiver Reibungswinkel bezeichnet.
Die Reibungslänge l ist direkt proportional zum Wicklungswinkel ϕ, zum Durchmesser d der Reibungswalze und zur Rotationsgeschwindigkeit der Reibungswalze und umgekehrt proportional zur Vorwärtsgeschwindigkeit des Substrates.
Die Reibungslänge kann aus der Gesamt-Reibungsgeschwindigkeit V_t und dem Wicklungswinkel ϕ wie folgt errechnet werden: Die Zeit t des Kontaktes zwischen dem Gewebe und der Reibungswalze (Kontaktzeit) wird durch die folgende Gleichung gegeben t = (π·d·ϕ/360)/vl
Der Gesamtreibungslänge l_t ist dann gegeben durch l_t = v_t·t.
Die bevorzugten Bereiche von Werten für die Verfahrenparameter, wie Reibungswinkel, Wicklungswinkel, Reibungsdruck, Reibungstiefe, Geschwindigkeit und Größe der Reibungs- und der Kompensationswalze sowie die Geschwindigkeit des sich bewegenden Gewebes können vom Fachmann leicht gewählt werden und eingestellt werden, um den gewünschten effektiven Reibungswinkel und die gewünschte Reibungslänge zu erzielen und dadurch die Orientierung der Flüssigkristallmoleküle, die auf das Substrat aufgebracht werden, zu steuern.
Der Reibungswinkel θ beträgt bei dem erfinderischen Verfahren vorzugsweise 0 bis 75 Grad, insbesondere 1 bis 60 Grad, sehr stark bevorzugt 3 bis 45 Grad.
Der Wicklungswinkel ϕ beträgt bei dem erfinderischen Reibungsverfahren vorzugsweise 0 bis 270, insbesondere 0 bis 180, sehr stark bevorzugt 0 bis 120 Grad.
Der Wicklungswinkel ϕ kann bei dem erfinderischen Reibungsverfahren von 0 bis fast 270 Grad verändert werden, wenn der Durchmesser der Reibungswalze 11 gleich oder kleiner ist als der Durchmesser der Kompensationswalze 12, wie aus den 1 und 2 ersichtlich ist.
6 stellt eine andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar. Wie darin gezeigt, kann der Wicklungswinkel ϕ über Werte von 270 Grad hinaus bis fast auf 360 Grad erhöht werden, wenn zwei Kompensationswalzen 12 und 32 verwendet werden, deren Durchmesser kleiner sind als derjenige der Reibungswalze 11. In diesem Fall können weitere Führungswalzen 33; 34 zusätzlich zu der Walze 16 verwendet werden.
In diesem Fall müssen die relevanten Reibungseigenschaften beider Kompensationswalzen 12 und 32, wie Durchmesser, Rotationsgeschwindigkeit, Reibungsdruck, Oberflächenmaterial usw., derart eingestellt werden, dass sie in der Gesamtheit die jeweiligen Parameter der Reibungswalze 11 ausgleichen, um eine seitliche Verschiebung des Substrates zu verhindern.
Bei der in 6 gezeigten Ausführungsform ist es auch möglich, die Oberfläche des Substrates 10, die durch die Kompensationswalzen 12; 32 gerieben worden ist, für die Beschichtung mit IC-Material zu verwenden (d. h. die Walze 11 und die Walzen 12; 32 werden hinsichtlich ihrer Funktion vertauscht). In diesem Fall entfallen die Walzen 17 und 34 oder werden auf die andere Seite des Substrates überführt. Der Gesamt-Wicklungswinkel, dem das Substrat gehorcht, ist dann durch die Summe der Wicklungswinkel jeder der Walzen 12 und 32 gegeben. So ist es möglich, einen effektiven Wicklungswinkel von mehr als 360 Grad zu erzielen.
Folglich können der Wicklungswinkel und somit die Reibungslänge durch Verwendung weiterer Walzen, die das Substrat zusätzlich zu den Walzen 11, 12 und 32 reiben, weiter erhöht werden.
Außerdem ist es möglich, den Wicklungswinkel und die Reibungslänge durch Verwendung zusätzlicher Führungswalzen 33; 34 zu verändern.
Die oben beschriebenen Weisen zur Vergrößerung des Wicklungswinkels ϕ und der Reibungslänge I durch Verwendung zusätzlicher Reibungswalzen und/oder Führungswalzen sind nicht auf die in 6 gezeigte Ausführungsform beschränkt. Sie können allgemein auf das erfindungsgemäße Reibungsverfahren, insbesondere auf die erste, zweite, dritte und vierte bevorzugte Ausführungsform, wie oben beschrieben, angewendet werden.
Die Maschinen, die zum Reiben des Substrates gemäß den bevorzugten Ausführungsformen, wie vorstehend und nachstehend beschrieben und wie in den 1, 2, 3, 4 und 6 gezeigt, verwendet werden, sind ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Somit ist ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine Reibungsvorrichtung, die mindestens zwei Walzen 11 und 12 enthält, von denen mindestens eine auf ein Substrat 10 eine Reibungsbehandlung ausübt, das zwischen den mindestens zwei Walzen 11; 12 bewegt wird, und die gegebenenfalls eine oder mehrere Führungswalzen 16; 17 enthält, wobei die Position dieser Walzen und die Bedingungen der Reibungsbehandlung wie vorstehend für die erste bevorzugte Ausführungsform beschrieben sind.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung, wie oben beschrieben, wobei die Rotationsachsen 14; 15 der mindestens zwei Walzen 11; 12 über mindestens ein Kontaktelement 22 verbunden sind und wobei die Walzen 11; 12 um eine Achse 23 parallel zu ihren Rotationsachsen 14; 15 gedreht werden können.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung, wie oben beschrieben, wobei die Walzen 11 und 12 eine drehbare Einheit 25 bilden, die weiterhin eine Antriebsvorrichtung 26 mit einem oder mehreren Motoren und gegebenenfalls Getrieben enthält, die den Walzen 11; 12 eine Rotationsgeschwindigkeit mit gleichem Absolutwert und im Gegensinn verleihen, und wobei die Einheit 25 um die zwei Achsen 27 und 28 drehbar ist, wie vorstehend für die vierte bevorzugte Ausführungsform beschrieben.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung, wie oben beschrieben, die weiterhin ein oder mehrere Vakuumbetten 30; 31 enthält, über die das Substrat 10 vor und/oder nach der Reibung bewegt wird.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung, wie oben beschrieben, die mindestens drei Walzen 11; 12; 32 enthält, die eine Reibungsbehandlung auf das Substrat 10 ausüben, von denen sich mindestens zwei auf gegenüberliegenden Seiten des Substrates 10 befinden.
Als Substrat können alle flexiblen Foliensubstrate verwendet werden, die dem Fachmann zu diesem Zweck bekannt sind. Vorzugsweise ist das Substrat eine flexible Kunststofffolie, wie zum Beispiel eine Folie aus Polyethylenterephthalat (PET), Polyvinylalkohol (PVA), Polycarbonat (PC) oder Triacetylcellulose (TAC), besonders bevorzugt eine PET-Folie oder eine TAC-Folie. PET-Folien sind zum Beispiel von der ICI Corp. unter der Handelsbezeichnung Melinex kommerziell erhältlich. Die oben gegebenen Beispiele für Folienmaterialien sollen die vorliegende Erfindung jedoch nur erklären, aber nicht beschränken.
Es können isotrope oder doppelbrechende Substrate verwendet werden. Falls das Substrat nicht von der aufgebrachten Folie entfernt wird, werden vorzugsweise isotrope Substrate verwendet. Als doppelbrechendes Substrat kann zum Beispiel eine uniaxial gestreckte Kunststofffolie verwendet werden.
Das Flüssigkristallmaterial kann auf das geriebene Substrat nach dem Reibungsverfahren in einem einzelnen, kontinuierlichen Verfahren, z. B. an der gleichen Produktionsstrecke, aufgebracht werden. Es ist weiterhin möglich, die durch das erfinderische Verfahren hergestellte optische Verzögerungsfolie direkt (z. B. Rolle auf Rolle) auf andere Folien oder Schichten, wie weitere Komponenten optischer Folien oder Adhäsions-, Schutz- oder Trennfolien und dergleichen, zu laminieren.
Alternativ können der Schritt der Reibung des Substrates und der Schritt des Aufbringens des Flüssigkristallmaterials auf das Substrat separat durchgeführt werden, und das geriebene Substrat kann z. B. zwischendurch gelagert und/oder versendet werden.
Das Flüssigkristallmaterial, das bei dem erfinderischen Verfahren zur Herstellung einer optischen Verzögerungsfolie verwendet wird, kann prinzipiell aus allen Arten von Flüssigkristallmaterialien gewählt werden, die dem Fachmann bekannt sind. Besonders bevorzugte Materialien sind polymerisierbare mesogene oder flüssigkristalline Verbindungen oder Gemische davon, lineare oder vernetzte Flüssigkristallpolymere des Seitenketten- und/oder Hauptkettentyps, Flüssigkristalloligomere oder Gemische dieser Materialien.
Gemäß dem erfinderischen Verfahren wird das Flüssigkristallmaterial auf das sich bewegende Substrat in Form einer Dünnschicht aufgebracht. Dies kann durch herkömmliche Techniken erfolgen, die dem Fachmann bekannt sind, wie Stream-Coating, Rakeln usw.
Es ist ebenfalls möglich, das Flüssigkristallmaterial in einem geeigneten Lösungsmittel zu lösen. Diese Lösung wird dann auf das Substrat aufgebracht, und das Lösungsmittel wird verdampft.
Zu diesem Zweck können beispielsweise organische Standardlösungsmittel verwendet werden, wie Ketone, wie z. B. Methylethylketon oder Cyclohexanon, aromatische Lösungsmittel, wie z. B. Toluol oder Xylol, oder Alkohole, wie z. B. Methanol, Ethanol oder Isopropylalkohol. Es ist auch möglich, binäre, ternäre oder höhere Gemische der oben genannten Lösungsmittel zu verwenden.
Das aufgebrachte Flüssigkristallmaterial richtet sich normalerweise spontan aus und ergibt die gewünschte Orientierung je nach dem Typ des Substrates und der Reibungsrichtung.
Eine Orientierung des Flüssigkristallmaterials, wobei die Moleküle sich selbst mit ihren langen Achsen parallel zur Bewegungsrichtung des Substrates orientieren, kann z. B. durch Aufbringen des Materials auf ein Kunststoffsubstrat, das in einer Richtung parallel zur Bewegungsrichtung des Substrates gerieben wurde, erzielt werden.
Eine Orientierung des Flüssigkristallmaterials, wobei die Moleküle sich selbst mit ihren langen Achsen in einem Winkel zur Bewegungsrichtung des Substrates geneigt orientieren, kann durch Off-Axis-Reibung des Substrates erzielt werden, wie beispielhaft in 7 gezeigt.
7 zeigt schematisch ein Stück einer optischen Verzögerungsfolie 35, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung durch Aufbringen eines Flüssigkristallmaterials auf ein sich bewegendes langes Foliensubstrat hergestellt wurde, das zuvor einer Off-Axis-Reibung bei dem Reibungswinkel θ unterworfen wurde. In 7 stellt die x-y-Ebene die Kontaktebene zwischen Folie und Substrat dar, und die x-Achse stellt sowohl die lange Seite als auch die Bewegungsrichtung des Substrates dar.
Bei der in 7 gezeigten Ausführungsform induziert die Off-Axis-Reibung des Substrates eine Orientierung in dem Flüssigkristallmaterial, wobei die Flüssigkristallmoleküle parallel zur Ebene des Substrates orientiert sind, wobei die durchschnittliche bevorzugte Orientierungsrichtung 36 der Flüssigkristallmoleküle in einem Winkel θ_LC zur langen Seite des Substrates geneigt ist. Somit ist die optische Hauptachse der erhaltenen Verzögerungsfolie ebenfalls in einem Winkel θ_LC zur langen Seite der Folie geneigt, wobei der Wert von θ_LC ungefähr der Wert des effektiven Reibungswinkels θ_eff ist, der aus den Reibungswinkel θ wie oben beschrieben errechnet werden kann.
In einigen Fällen sind die Verankerungskräfte der Substratoberfläche derart orientiert, dass das Flüssigkristallmaterial nicht parallel, sondern in einem Winkel zur Oberfläche des Substrates gekippt orientiert ist. Diese Situation wird beispielhaft in 8 gezeigt.
8 stellt schematisch ein Stück einer optischen Verzögerungsfolie 37 dar, die gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch Aufbringen eines Flüssigkristallmaterials auf ein sich bewegendes Substrat hergestellt wurde, das zuvor einer Off-Axis-Reibung bei dem Reibungswinkel θ unterworfen wurde. In 8 stellt die x-y-Ebene die Kontaktebene von Folie und Substrat dar, die x-Achse stellt die lange Seite und die Bewegungsrichtung des Substrates dar, und die z-Achse stellt die zur Folienebene senkrechte Richtung dar.
Bei der in 8 gezeigten Ausführungsform ist die durchschnittliche bevorzugte Orientierungsrichtung 38 der Flüssigkristallmoleküle nicht nur aufgrund der Off-Axis-Reibung in einem Winkel θ_LC zur langen Seite des Substrates geneigt, wie vorstehend für 7 beschrieben, sondern auch in einem Winkel α_o aus der Folienebene gekippt.
Der Neigungswinkel α_o kann durch Variieren der Reibungsbedingungen, insbesondere der Reibungslänge, des Reibungsdrucks, des Substratmaterials, des Walzenoberflächenmaterials und des IC-Materials, verändert werden. Zum Beispiel ist es durch Zugeben eines Tensids zu dem Flüssigkristallmaterial möglich, den Neigungswinkel α_o zu verringern und dadurch eine planare Orientierung mit praktisch einer Neigung von Null zu erreichen.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird das Substrat mit einer Schicht aus einem organischen Material, vorzugsweise mit Polyimid, Nylon oder PVA, beschichtet, um die Orientierung zu verändern. Dadurch kann der Neigungswinkel der Flüssigkristallmoleküle relativ zur Folieebene verändert werden.
Es kann auch eine Orientierungsschicht aufgebracht werden, um die Gleichmäßigkeit der Orientierung zu erhöhen.
Die gleichmäßige Orientierung des aufgebrachten Flüssigkristallmaterials kann zum Beispiel durch Scheren des Materials weiter erhöht werden. In einigen Fällen reichen die Scherekräfte, die durch den Aufbringschritt selbst verursacht werden, aus, um die Orientierung zu verbessern.
Geeignete Techniken zur weiteren Behandlung der Substratoberfläche lassen sich in der Literatur finden, z. B. in den Veröffentlichungen von J. Cognard, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 78, Supplement 1, 1–77 (1981) und J. A. Castellano, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 94, 33–41 (1983).
Vorzugsweise wird das erfinderische Verfahren zur Herstellung einer optischen Verzögerungsfolie unter Verwendung eines Substrates durchgeführt, dessen Oberfläche direkt, ohne Aufbringen einer Orientierungsschicht oben auf das Substrat, gerieben wurde.
Außerdem ist es möglich, Wärme oder ein elektrisches oder magnetisches Feld auf das aufgebrachte Flüssigkristallmaterial anzuwenden, um die Orientierung zu verbessern und/oder zu beschleunigen.
Insbesondere, wenn LC-Polymermaterialien ausgerichtet werden, wird vorzugsweise eine Wärmebehandlung auf das aufgebrachte IC-Polymer angewendet, um die Viskosität des Polymers zu verringern und dadurch die Bildung eines gleichmäßig ausgerichteten Zustandes zu beschleunigen.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird die aufgebrachte Schicht des Flüssigkristallmaterials mit einem zweiten Substrat abgedeckt, wobei die Scherung, die durch Zusammenbringen der zwei Substrate verursacht wird, die Orientierung verbessert.
Im Fall nematischer Flüssigkristallmaterialien, insbesondere nematischer flüssigkristalliner Gemische polymerisierbarer mesogener Verbindungen, neigen diese Materialien jedoch dazu, sich auf einer geriebenen Oberfläche leicht auszurichten, so dass eine weitere Behandlung normalerweise nicht notwendig ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die optische Verzögerungsfolie aus einem polymerisierbaren mesogenen Material hergestellt, das auf das geriebene Substrat aufgebracht wird, auf dem es in eine gleichmäßige Orientierung ausgerichtet wird, und anschließend durch Bestrahlung mit Wärme oder aktinischer Strahlung in Anwesenheit eines Polymerisationsinitiators gehärtet wird.
Eine ausführliche Beschreibung dieses Verfahrens lässt sich z. B. in D. J. Broer et al., Makromol. Chem. 190, 2255 ff. (1989) finden.
Das Substrat kann nach der Polymerisation entfernt werden oder nicht. Falls zwei Substrate verwendet werden, muss mindestens eines der Substrate für die aktinische Strahlung, die für die Polymerisierung verwendet wird, transmissiv sein.
Das polymerisierbare mesogene Material enthält vorzugsweise mindestens eine polymerisierbare mesogene Verbindung, die mindestens eine polymerisierbare Gruppe besitzt.
Die Begriffe polymerisierbare mesogene Verbindung oder polymerisierbare flüssigkristalline Verbindung, wie im Vorstehenden und im Folgenden verwendet, enthälten Verbindungen mit einer stäbchenförmigen, plattenförmigen oder scheibenförmigen mesogenen Gruppe, d. h. einer Gruppe mit der Fähigkeit, in einer Verbindung, welche diese Gruppe enthält, Mesophasenverhalten zu bewirken. Diese Verbindungen müssen nicht notwendigerweise selbst Mesophasenverhaltung aufweisen. Es ist ebenfalls möglich, dass diese Verbindungen nur in Gemischen mit anderen Verbindungen oder, wenn die polymerisierbaren mesogenen Verbindungen oder die Gemische, die sie enthälten, polymerisiert werden, ein Mesophasenverhalten zeigen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Verzögerungsfolie, wobei das polymerisierbare mesogene Material

• mindestens eine polymerisierbare mesogene Verbindung, die eine polymerisierbare Gruppe enthält,
• mindestens eine polymerisierbare mesogene oder nicht-mesogene Verbindung, die zwei oder mehrere polymerisierbarere Gruppen enthält, und
• einen Polymerisationsinitiator enthält.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Verzögerungsfolie, wobei das polymerisierbare mesogene Material

• mindestens zwei polymerisierbare mesogene Verbindungen, die eine polymerisierbare Gruppe enthalten,
• gegebenenfalls eine oder mehrere polymerisierbare nicht-mesogene Verbindungen, die zwei oder mehrere polymerisierbarere Gruppen enthalten, und
• einen Polymerisationsinitiator

Geeignete polymerisierbare mesogene Verbindungen und Gemische, die bei dem erfinderischen Verfahren vorzugsweise verwendet werden, können in den WO 98/04651-A , WO 98/00475 und WO 98/12584-A gefunden werden.
Weitere typische Beispiele für polymerisierbare mesogene Verbindungen lassen sich in WO 93/22397 ; EP 0 261 712 ; DE 195 04 224 ; DE 44 08 171 oder DE 44 05 316 finden. Die in diesen Dokumenten offenbarten Verbindungen sollen jedoch nur als Beispiele betrachtet werden, die den Umfang dieser Erfindung nicht beschränken sollen.
Weiterhin sind typische Beispiele für polymerisierbare mesogene Verbindungen in der folgenden Liste von Verbindungen gezeigt, die jedoch nur als veranschaulichend verstanden werden soll, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung einzuschränken:
In diesen Verbindungen sind x und y jeweils unabhängig 1 bis 12, F ist eine 1,4-Phenylen- oder 1,4-Cyclohexylengruppe, R⁰ ist eine Halogen-, Cyano- oder eine gegebenenfalls halogenierte Alkyl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 12 C-Atomen und L¹ und L² sind jeweils unabhängig H, F, Cl, CN oder eine gegebenenfalls halogenierte Alkyl-, Alkoxy- oder Alkanoylgruppe mit 1 bis 7 C-Atomen.
Die polymerisierbaren mesogenen Verbindungen V1–V7 können durch Verfahren hergestellt werden, die an sich bekannt und in den Standardwerken der organischen Chemie, wie zum Beispiel Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Thieme-Verlag, Stuttgart, beschrieben sind.
Weitere Verfahren zu ihrer Herstellung können zum Beispiel aus den vorstehend zitierten WO 93/22397 ; EP 0 261 712 oder DE 195,04,224 entnommen werden.
Besonders bevorzugt sind polymerisierbare Gemische, die mindestens zwei reaktionsfähige mesogene Verbindungen enthälten, von denen mindestens eine eine Verbindung der Formel V1–V7 ist.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das polymerisierbare mesogene Gemisch

a1) 5 bis 60 Gew.-%, sehr stark bevorzugt 5 bis 40 Gew.-% von bis zu fünf, vorzugsweise einer, zwei oder drei monofunktionellen polymerisierbaren mesogenen Verbindungen, die eine unpolare endständige Alkyl- oder Alkoxygruppe besitzen,
a2) 5 bis 40 Gew.-%, sehr stark bevorzugt 5 bis 30 Gew.-% von einer, zwei oder drei monofunktionellen polymerisierbaren mesogenen Verbindungen, die eine polare Endgruppe, vorzugsweise eine CN-, Halogen- oder halogenierte Alkyl- oder Alkoxygruppe besitzen,
b) 30 bis 85 Gew.-% einer bifunktionellen polymerisierbaren mesogenen Verbindung,
c) 0,5 bis 10 Gew.-%, sehr stark bevorzugt 1 bis 7 Gew.-% eines Photoinitiators,
d) 0,05 bis 5 Gew.-%, sehr stark bevorzugt 0,1 bis 2 Gew.-% eines Tensids, vorzugsweise eines nicht-ionischen Tensids.

Die Polymerisation des polymerisierbaren mesogenen Materials findet statt, indem es mit Wärme oder aktinischer Strahlung bestrahlt wird. Aktinische Strahlung bedeutet Bestrahlung mit Licht, wie UV-Licht, IR-Licht oder sichtbarem Licht, Bestrahlung mit Röntgenstrahlen oder Gammastrahlen oder Bestrahlung mit hochenergetischen Teilchen, wie Ionen oder Elekt ronen. Vorzugsweise wird die Polymerisation mittels UV-Bestrahlung durchgeführt.
Als Quelle für aktinische Strahlung kann zum Beispiel eine einzelne UV-Lampe oder ein Satz von UV-Lampen verwendet werden. Eine andere mögliche Quelle für aktinische Strahlung ist ein Laser, wie z. B. ein UV-Laser, ein IR-Laser oder ein sichtbarer Laser.
Für die Massenproduktion sind kurze Härtungszeiten von 3 Minuten oder weniger, sehr stark bevorzugt von 1 Minute oder weniger, insbesondere von 30 Sekunden oder weniger, bevorzugt.
Die Polymerisation wird in Anwesenheit eines Initiators durchgeführt, der bei der Wellenlänge der aktinischen Strahlung absorbiert. Bei der Polymerisation mittels UV-Lichts kann zum Beispiel ein Photoinitiator verwendet werden, der unter UV-Bestrahlung zerfällt und freie Radikale oder Ionen erzeugt, welche die Polymerisationsreaktion starten.
Bei der Härtung polymerisierbarer Mesogene mit Acrylat- oder Methacrylatgruppen wird vorzugsweise ein radikalischer Photoinitiator verwendet, bei der Härtung polymerisierbarer Mesogene mit Vinyl- und Epoxidgruppen vorzugsweise ein kationischer Photoinitiator.
Es ist ebenfalls möglich, einen Polymerisationsinitiator zu verwenden, der beim Erhitzen zerfällt und freie Radikale oder Ionen produziert, welche die Polymerisation starten.
Als Photoinitiator für die radikalische Polymerisation können zum Beispiel das im Handel erhältliche Irgacure 651, Irgacure 184, Darocure 1173 oder Darocure 4205 (alle von Ciba-Geigy AG) verwendet werden, wohingegen im Fall von kationischer Photopolymerisation das im Handel erhältliche UVI 6974 (Union Carbide) verwendet werden kann.
Das polymerisierbare mesogene Material enthält vorzugsweise 0,01 bis 10%, sehr stark bevorzugt 0,05 bis 5%, insbesondere 0,1 bis 3% eines Polymerisationsinitiators. UV-Photoinitiatoren, insbesondere radikalische UV-Photoinitiatoren, sind bevorzugt.
In einigen Fällen wird ein zweites Substrat verwendet, das nicht nur die Orientierung der polymerisierbaren Zusammensetzung unterstützt, sondern auch Sauerstoff ausschließt, der die Polymerisation hemmen kann. Alternativ kann die Härtung unter einer Inertgasatmosphäre durchgeführt werden. Hartung in Luft ist jedoch unter Verwendung geeigneter Photoinitiatoren und hoher Lampenenergie ebenfalls möglich. Wenn ein kationischer Photoinitiator verwendet wird, wird Sauerstoffausschluss oft nicht benötigt, aber Wasser sollte ausgeschlossen werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Polymerisation des polymerisierbaren mesogenen Materials unter einer Inertgasatmosphäre, vorzugsweise unter einer Stickstoffatmosphäre, durchgeführt.
Zusätzlich zu den oben genannten Polymerisationsinitiatoren kann das polymerisierbare Material auch eine oder mehrere andere geeignete Komponenten enthalten, wie zum Beispiel Katalysatoren, Stabilisatoren, Ketten übertragungsmittel, coreaktive Monomere oder oberflächenaktive Verbindungen. Die Zugabe von Stabilisatoren ist besonders bevorzugt, um unerwünschte spontane Polymerisation des polymerisierbaren Materials, zum Beispiel während der Lagerung, zu verhindern.
Wie oben erwähnt, ist es möglich, ein oder mehrere Tenside zu dem polymerisierbaren mesogenen Material hinzuzufügen, um eine planare Orientierung zu induzieren, d. h. eine Orientierung, wobei die Mesogene im Wesentlichen parallel zur Ebene der Schicht mit einem kleinen Neigungswinkel relativ zur Ebene der Schicht ausgerichtet sind.
Geeignete Tenside sind zum Beispiel in J. Cognard, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 78, Supplement 1, 1–77 (1981) beschrieben. Besonders bevorzugt sind nicht-ionische Tenside, wie Gemische von nicht-ionischen Fluoralkylalkoxylat-Tensiden, die aus Formel III und IV ausgewählt sind C_nF_2n+1SO₂N(C₂H₅)(CH₂CH₂O)_xCH₃ III C_nF_2n+1(CH₂CH₂O)_xH IVwobei n eine ganze Zahl von 4 bis 12 und x eine ganze Zahl von 5 bis 15 ist. Bei Verwendung dieser Tenside ist es möglich, polymerisierte Folien mit einem sehr kleinen Neigungswinkel zu produzieren.
Die Tenside der Formel III sind unter dem Handelsnamen Fluorad 171 (von 3M Co.), die Tenside der Formel IV unter dem Handelsnamen Zonyl FSN (von Du Pont) im Handel erhältlich.
Polymerisierbare mesogene Gemische gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform enthalten vorzugsweise von 500 bis 2500 ppm, insbesondere von 1000 bis 2500 ppm, sehr stark bevorzugt von 1500 bis 2500 ppm Tenside.
Um die Vernetzung der Polymere zu erhöhen, ist es auch möglich, bis zu 20% einer nicht-mesogenen Verbindung mit zwei oder mehreren polymerisierbareren funktionellen Gruppen zu dem polymerisierbaren Gemisch alternativ oder zusätzlich zu den di- oder multifunktionellen polymerisierbaren mesogenen Verbindungen hinzu zu geben, um die Vernetzung des Polymers zu erhöhen.
Typische Beispiele für difunktionelle nicht-mesogene Monomere sind Alkyldiacrylate oder Alkyldimethacrylate mit Alkylgruppen aus 1 bis 20 C-Atomen. Typische Beispiele für nicht-mesogene Monomere mit mehr als zwei polymerisierbaren Gruppen sind Trimethylpropantrimethacrylat oder Pentaerythritoltetraacrylat.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform enthält das polymerisierbare Gemisch bis zu 70%, vorzugsweise 3 bis 50%, einer nicht-mesogenen Verbindung mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe. Typische Beispiele für monofunktionelle nicht-mesogene Monomere sind Alkylacrylate oder Alkylmethacrylate.
Es ist ebenfalls möglich, zum Beispiel eine Menge von bis zu 20 Gew.-% einer nicht-polymerisierbaren flüssigkristallinen Verbindung hinzuzufügen, um die optischen Eigenschaften der erfinderischen optischen Verzögerungsfolie anzupassen.
Um polymerisierte Folien mit der gewünschten Molekülorientierung zu erhalten, muss die Polymerisation in der Flüssigkristallphase des polymerisierbaren mesogenen Gemischs durchgeführt werden. Folglich werden vorzugsweise polymerisierbare mesogene Verbindungen oder Gemische mit niedrigen Schmelzpunkten und breiten Flüssigkristallphase-Bereichen verwendet. Die Verwendung solcher Materialien gestattet es, die Polymerisationstemperatur zu verringern, wodurch das Polymerisationsverfahren leichter wird, und stellt besonders für die Massenproduktion einen beträchtlichen Vorteil dar.
Die Auswahl geeigneter Polymerisationstemperaturen hängt hauptsächlich vom Klarpunkt des polymerisierbaren Materials und unter anderem vom Erweichungspunkt des Substrates ab. Vorzugsweise beträgt die Polymerisationstemperatur mindestens 30 Grad unterhalb der Klartemperatur des polymerisierbaren mesogenen Gemischs.
Polymerisationstemperaturen unterhalb von 120°C sind bevorzugt. Besonders bevorzugt sind Temperaturen unterhalb von 90°C, insbesondere Temperaturen von 60°C oder kleiner.
Der Verzögerungswert der optischen Verzögerungsfolien, wie sie durch das erfinderische Verfahren erhalten werden, hängt unter anderem von dem Typ der verwendeten Flüssigkristallmaterialien und der Dicke der Polymerfolie ab. Als Faustregel kann man sagen, dass bei Verwendung eines Flüssigkristallmaterials mit einer Doppelbrechung von ungefähr 0,15 eine Steigerung der optischen Verzögerung von 100 nm eine Zunahme in der Schichtdicke von etwa 1 μm erfordert.
Die Verzögerung der erfinderischen optischen Verzögerungsfolien reicht vorzugsweise von etwa 20 bis etwa 700 nm. Die Schichtdicke der optischen Verzögerungsfolie beträgt vorzugsweise von 1 bis 30 μm, insbesondere von 1 bis 15 μm, sehr stark bevorzugt von 1 bis 7 μm.
Eine mit dem erfinderischen Verfahren hergestellte optische Verzögerungsfolie kann in Flüssigkristallanzeigen als Viertelwellen-Verzögerungsfolie, wie zum Beispiel in dem genannten Dokument des Standes der Technik WO 98/04651-A beschrieben, oder als Kompensationsfolie verwendet werden, wie zum Beispiel in der WO 98/12584-A offenbart.
Vorzugsweise wird eine durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte optische Verzögerungsfolie in Kombination zusammen mit einem Breitbandreflektierenden Polarisator, wie in der WO 97/35219 offenbart, und/oder einem herkömmlichen linearen Polarisator verwendet.
Eine optische Verzögerungsfolie, die durch das erfinderische Verfahren erhalten wird, weist mindestens eine Schicht aus einem anisotropen Polymer mit einer optischen Hauptachse im Wesentlichen parallel zur Ebene der Schicht auf.
So erhaltene Folien mit einer optischen Verzögerung von 90 bis 180 nm werden gewöhnlich als Viertelwellen-Verzögerungsfolie verwendet, wie z. B. in der WO 98/04651-A vorgeschlagen, wohingegen so erhaltene Folien mit einer optischen Verzögerung von 400 bis 700 nm gewöhnlich als Kompensationsfolie, z. B. für STN-Anzeigen, verwendet werden.
Eine weitere optische Verzögerungsfolie, die durch das erfinderische Verfahren erhalten wird, weist mindestens eine Schicht aus einem anisotropen Polymer mit einer optischen Hauptachse auf, die in einem Winkel α_o zwischen 0 und 90 Grad relativ zu der Ebene der Schicht gekippt ist.
Für Anwendungen z. B. in TN-Anzeigen verwendet man manchmal Folien mit einem Neigungswinkel, der im Wesentlichen Null ist, und einem Wert für die optische Verzögerung, der nur 20 nm beträgt. Für die meisten TN-Anwendungen ist jedoch eine optische Folie, die eine schräge Struktur aufweist, d. h. wobei die optische Hauptachse einen Neigungswinkel α_o zwischen 0 und 90 Grad zeigt, der in einer Richtung senkrecht zur Folien ebene variiert, und mit einer Verzögerung von 40 bis 100 nm bei normalem Einfall bevorzugt.
Noch eine weitere optische Verzögerungsfolie, die durch das erfinderische Verfahren erhalten wird, weist mindestens eine Schicht aus einem anisotropen Polymer auf, wobei die optische Hauptachse entweder parallel oder in einem Winkel α_o. zwischen 0 und 90 Grad relativ zur Ebene der Schicht gekippt ist und die optische Achse zusätzlich in einem Winkel θ_LC zwischen 0 und 90 Grad relativ zu der langen Seite des Folie geneigt ist.
Eine derartige optische Verzögerungsfolie kann auf einem Substrat erhalten werden, das gemäß dem erfinderischen Verfahren gerieben worden ist, wobei der Reibungswinkel θ von 0 Grad verschieden ist und der Neigungswinkel von θ_LC der optischen Achse ungefähr identisch mit dem effektiven Reibungswinkel θ_eff ist. Sie kann als Kompensationsfolie verwendet werden, wie z. B. in der WO 98/12584-A vorgeschlagen.
Es wird angenommen, dass ein Fachmann unter Verwendung der vorstehenden Beschreibung die vorliegende Erfindung ohne weitere Ausarbeitung in ihrem vollsten Ausmaß nutzen kann. Die folgenden Beispiele sollen folglich als rein veranschaulichend und in keinerlei Weise als beschränkend für die verbleibenden Offenbarung verstanden werden.
Im Vorstehenden und in den folgenden Beispielen sind alle Temperaturen unkorrigiert in Grad Celsius angegeben, und falls nicht anderweitig angegeben, beziehen sich alle Teile und Prozentangaben auf das Gewicht. Die folgenden Abkürzungen werden zur Veranschaulichung des Verhaltens der Verbindungen in der flüssigkristallinen Phase verwendet:
K = kristallin; N = nematisch; S = smektisch; Ch = cholesterisch; I = isotrop.
Die Zahlen zwischen diesen Symbolen zeigen die Phasenübergangstemperaturen in Grad Celsius an.
Beispiele
Beispiel 1
Das folgende polymerisierbare flüssigkristalline Gemisch wurde gemäß Standardverfahren formuliert

Verbindung (1) 18,7%

Verbindung (2) 37,6%

Verbindung (3) 37,6%

Irgacure 907 5,6%

FC 171 0,5%
Die Verbindungen (1) bis (3) können gemäß oder in Analogie zu den Verfahren hergestellt werden, die in D. J. Broer et al., Makrocool. Chem. 190, 3201–3215 (1989) und in der WO 97/34862 beschrieben sind. Irgacure 907 ist ein radikalischer Photoinitiator (von Ciba-Geigy erhältlich). FC 171 ist ein nicht-ionisches Fluorkohlenstoff-Tensid (von 3M Corp.).
Das Gemisch wurde in einer Konzentration von 21 Gew.-% in Toluol gelöst. Die Lösung wurde filtriert, um Verunreinigungen und kleine Teilchen zu entfernen.
Anwendungsbeispiel 1A
Mehrere einzelne Proben eines langen TAC-Gewebes mit 20 cm Breite (TAC 95, 80 μm dick) wurden in einer Reibungsvorrichtung, wie in 3 dargestellt, gerieben, während sie von Walze zu Walze aufgewickelt wurden, wobei der Durchmesser der Reibungs- und der Kompensationswalze jeweils 72 mm und der Reibungswinkel θ 10 Grad betrugen. Sowohl die Reibungs- als auch die Kompensationswalze waren mit einem Standard-Samttuch bedeckt.

Die einzelnen Reibungsbedingungen für jede Probe, einschließlich des Reibungswinkels θ, der Walzengeschwindigkeit v_rol, der Gewebegeschwindigkeit v_l, des Wicklungswinkels ϕ und der so bestimmten Reibungslänge l sind in Tabelle 1A angegeben. Aus diesen Werten wurden der effektiven Reibungswinkel θ_eff und die Reibungslänge l errechnet, wie oben beschrieben. Tabelle 1A

Probe Nr.	A1	A2	A3	A4	A5
θ (Grad)	10	10	10	10	10
v_rol (U/min)	185	370	92	370	740
v_l (m/min)	5	9	2,5	5	5
ϕ (Grad)	45	45	45	45	22,5
l (mm)	262	288	262	496	482
θ_eff (Grad)	9	9	9	9	10
θ_LC (Grad)	6	6	7	7	8,5

Die Lösung des polymerisierbaren mesogenen Gemischs von Beispiel 1 wurde mithilfe eines Rakels als Dünnschicht mit einer Dicke von ungefähr 12 μm auf die einzelnen Proben von geriebenem TAC-Gewebe aufgebracht.
Man ließ das Lösungsmittel bei 55°C verdampfen. Die verbleibende, etwa 1–2 μm dicke Schicht des polymerisierbaren flüssigkristallinen Gemischs wurde dann in ihrer nematischen Phase in Luft bei Umgebungstemperatur durch Bestrahlung mit UV-Licht von einer Quecksilberlampe für wenige Sekunden gehärtet.
In dieser Weise wurden verschiedene Proben einer Flüssigkristallpolymerfolie mit gleichmäßiger Molekülorientierung erhalten, die als optische Verzögerungsfolien verwendet werden können. Die Mesogene in dem polymerisierten Flüssigkristallmaterial zeigen planare Orientierung, wobei die Orientierungsrichtung der mesogenen Gruppen in einem Winkel θ_LC zur langen Seite des Gewebes geneigt ist.
Der Neigungswinkel θ_LC der mesogenen Gruppen in den einzelnen Proben der Flüssigkristallpolymerfolie relativ zur Folienebene wurde mit einem Winkelmesser und einem Lineal gemessen, wobei die Folie zwischen gekreuzten Polarisatoren betrachtet wurde. Der Winkel θ_LC wurde relativ zur geraden Kante des Substrates gemessen, die der langen Seite des langen TAC-Gewebes im Reibungsverfahren entspricht. Der gemessene Winkel θ_LC wurde mit dem errechneten effektiven Reibungswinkel θ_eff des Gewebes verglichen, wie in der vorstehenden Tabelle 1A gezeigt.
Die in der vorstehenden Tabelle 1A dargestellten Ergebnisse zeigen, dass es eine gute Korrelation zwischen dem gemessenen Neigungswinkel θ_LC und dem vorausgesagten effektiven Reibungswinkel θ_eff gibt, wobei die absolute Differenz |θ_eff – θ_LC| innerhalb der experimentellen Genauigkeit der Messung von θ_LC liegt.
Anwendungsbeispiel 1B

Mehrere einzelne Proben des Langfilm-TAC-Gewebes von Anwendungsbeispiel 1A wurden gerieben, wie im Anwendungsbeispiel 1A beschrieben, wobei der Reibungswinkel θ 25 Grad betrug und die anderen Reibungsparameter wie in Tabelle 1B dargestellt waren. Tabelle 1B

Probe Nr.	B1	B2	B3	B4
θ (Grad)	25	25	25	25
v_rol (U/min)	185	370	370	740
v_l (m/min)	5	9	5	5
ϕ Grad	45	45	45	22,5
l (mm)	260	286	494	481
θ_eff (Grad)	22	23	24	24
θ_LC (Grad)	20	25	27	26,5

Die Lösung des polymerisierbaren mesogenen Gemischs von Beispiel 1 wurde auf die einzelnen Proben des so geriebenen TAC-Gewebes aufgebracht, und das Gemisch wurde gehärtet, wie im Anwendungsbeispiel 1A beschrieben. In den so erhaltenen Flüssigkristallpolymerfolien wurde der Neigungswinkel θ_LC der mesogenen Gruppen gemessen und mit dem errechneten effektiven Reibungswinkel θ_eff des TAC-Gewebes verglichen, wie in der vorstehenden Tabelle 1B gezeigt.
Die in der vorstehenden Tabelle 1B dargestellten Ergebnisse zeigen, dass es eine gute Korrelation zwischen dem gemessenen Neigungswinkel θ_LC und dem vorausgesagten effektiven Reibungswinkel θ_eff gibt, wobei die absolute Differenz |θ_eff – θ_LC| innerhalb der experimentellen Genauigkeit der Messung von θ_LC liegt.
Anwendungsbeispiel 10

Mehrere einzelne Proben des Langfilm-TAC-Gewebes von Anwendungsbeispiel 1A wurden gerieben, wie im Anwendungsbeispiel 1A beschrieben, wobei der Reibungswinkel θ 35 Grad betrug und die anderen Reibungsparameter wie in Tabelle 10 dargestellt waren. Tabelle 1C

Probe Nr.	C1	C2	C3	C4	C5
θ (Grad)	35	35	35	35	35
v_rol (U/min)	740	370	180	999	200
v_l(m/min)	5	9	5	5	5
ϕ (Grad)	22,5	45	45	10	10
l (mm)	480	284	251	276	59
θ_eff (Grad)	34	32	31	34	32
θ_LC (Grad)	33	29	35	32	34

Die Lösung des polymerisierbaren mesogenen Gemischs von Beispiel 1 wurde auf die einzelnen Proben des so geriebenem TAC-Gewebes aufgebracht, und das Gemisch wurde gehärtet, wie im Anwendungsbeispiel 1A beschrieben. In den so erhaltenen Flüssigkristallpolymerfolien wurde der Neigungswinkel θ_LC der mesogenen Gruppen gemessen und mit dem errechneten effektiven Reibungswinkel θ_eff des TAC-Gewebes verglichen, wie in der vorstehenden Tabelle 10 gezeigt.
Die in der vorstehenden Tabelle 10 dargestellten Ergebnisse zeigen, dass es eine gute Korrelation zwischen dem gemessenen Neigungswinkel θ_LC und dem vorausgesagten effektiven Reibungswinkel θ_eff gibt, wobei die absolute Differenz |θ_eff – θ_LC| innerhalb der experimentellen Genauigkeit der Messung von θ_LC liegt.
Die vorstehenden Beispiele können mit ähnlichem Erfolgt wiederholt werden, indem die generisch oder spezifisch beschriebenen Recktanten und/oder Arbeitsbedingungen dieser Erfindung durch die in den vorstehenden Beispielen verwendeten ersetzt werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer optischen Verzögerungsfolie, enthaltend mindestens eine Schicht eines anisotropen Polymermaterials, wobei das Verfahren die folgenden Schritte enthält: A) Reiben eines sich fortlaufend bewegenden Substrates (10) mit mindestens einer Reibungswalze (11; 12), B) Aufbringen einer Schicht eines polymerisierbaren mesogenen Materials, eines Flüssigkristallpolymers oder eines Flüssigkristalloligomers auf die geriebene Oberfläche des Substrates (10), C) gegebenenfalls Polymerisieren und/oder Vernetzen des beschichteten Materials von Schritt B) durch Einwirkung von Wärme oder aktinischer Strahlung, D) gegebenenfalls Wiederholen der Schritte B) und C) mindestens noch einmal, und E) gegebenenfalls Entfernen des Polymerfilms von dem Substrat (10), wobei das Reiben des Substrats (10) in Schritt A) durch kontinuierliches Bewegen des Substrates (10) in der Richtung (13; 13*) zwischen mindestens zwei Walzen (11; 12) erfolgt, von denen mindestens eine Walze eine Reibungsbehandlung auf das Substrat (10) ausübt, und mindestens eine der mindestens zwei Walzen (11; 12) derart angeordnet ist, dass das Substrat (10) zumindest partiell um die Walze (11; 12) in einem Wicklungswinkel ϕ gewickelt ist, der im Bereich von 0 bis mindestens 270 Grad variiert werden kann, wobei der Wicklungswinkel ϕ definiert ist als der Winkel des kreisförmigen Segmentes des Querschnittes der Walze (11; 12), die mit dem sich bewegenden Substrat (10) in Kontakt ist, dadurch gekennzeichnet, dass a) sich die mindestens zwei Walzen (11; 12) auf gegenüberliegenden Seiten des Substrates (10) befinden, b) sich die mindestens zwei Walzen (11; 12) gegen die Bewegungsrichtung (13; 13*) des Substrates (10) drehen; c) die mindestens zwei Walzen (11; 12) derart angeordnet sind, dass ihre Rotationsachsen (14, 15) und die Normale zur Bewegungsrichtung (13) des Substrates (10) in der Ebene des Substrates (10) einen Winkel θ (Reibungswinkel) bilden, der im Bereich von 0 bis weniger als 90 Grad variiert werden kann.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wicklungswinkel von mehr als 0 bis zu 180 Grad reicht.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibungswinkel von mehr als 0 bis zu 60 Grad reicht.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der mindestens zwei Walzen (11; 12), die eine Reibungsbehandlung auf Substrat (10) ausüben, mit einem Reibungstuch bedeckt ist.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt B) das Substrat (10) mit einer Schicht eines poylmerisierbaren mesogenen Materials beschichtet ist, das mindestens eine polymerisierbare mesogene Verbindung mit mindestens einer polymerisierbaren Gruppe enthält.
Vorrichtung zum Reiben eines Substrates (10), die mindestens zwei Walzen (11; 12) enthält, von denen mindestens eine dazu ausgelegt ist, dass sie eine Reibungsbehandlung auf das Substrat (10) ausübt, Einrichtungen zum kontinuierlichen Bewegen des Substrates (10) in einer Richtung (13; 13*) zwischen mindestens zwei Walzen (11; 12) und die gegebenenfalls eine oder mehrere Führungswalzen (16; 17) enthält, wobei mindestens eine der mindestens zwei Walzen (11; 12) derart angeordnet ist, dass das Substrat (10) zumindest partiell um die Walze (11; 12) in einem Wicklungswinkel ϕ gewickelt ist, der im Bereich von 0 bis mindestens 270 Grad variiert werden kann, wobei der Wicklungswinkel ϕ definiert ist als der Winkel des kreisförmigen Segmentes des Querschnittes der Walze (11; 12), die mit dem sich bewegenden Substrat (10) in Kontakt ist, dadurch gekennzeichnet, dass a) sich die mindestens zwei Walzen (11; 12) auf gegenüberliegenden Seiten des Substrates (10) befinden, b) sich die mindestens zwei Walzen (11; 12) gegen die Bewegungsrichtung (13; 13*) des Substrates (10) drehen; c) die mindestens zwei Walzen (11; 12) derart angeordnet sind, dass ihre Rotationsachsen (14, 15) und die Normale zur Bewegungsrichtung (13) des Substrates (10) in der Ebene des Substrates (10) einen Winkel θ (Reibungswinkel) bilden, der im Bereich von 0 bis weniger als 90 Grad variiert werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachsen (14; 15) der mindestens zwei Walzen (11; 12) über mindestens ein Kontaktselement (22) verbunden sind, wobei die Walzen (11; 12) um eine Achse (23) parallel zu ihren Rotationsachsen (14; 15) gedreht werden können.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Walzen (11; 12) eine drehbare Einheit (25) bilden, die weiterhin eine Antriebsvorrichtung (26) mit einem oder mehreren Motoren und gegebenenfalls Getrieben enthält, die den Walzen (11; 12) Rotationsgeschwindigkeit mit gleichem Absolutwert und im Gegensinn verleihen, wobei die Einheit (25) drehbar ist um eine Achse (27), die senkrecht zu der Ebene ist, die von den Führungswalzen (16; 17) umgrenzt wird, und um eine Achse (28), die parallel zu den Rotationsachsen (14; 15) der Walzen (11; 12) ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin ein oder mehrere Vakuumbetten (30; 31) enthält, über die das Substrat (10) vor und/oder nach der Reibung bewegt wird.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens drei Walzen (11; 12; 32) enthält, die eine Reibungsbehandlung auf das Substrat (10) ausüben, von denen sich mindestens zwei auf gegenüberliegenden Seiten des Substrates (10) befinden.